成果简介:
航空航天、微电子、精密仪器、光学器件和低温工程等领域对构件尺寸的热稳定性有着苛刻的要求。然而由于原子的非简谐振动,大多数固体材料在外压不变的情况下会出现“热胀冷缩”现象。温度变化时,不同构件的非协调热膨胀会导致系统功能性变差甚至失效,最终导致构件丧失原本设计的精度。而如何有效控制材料的热膨胀系数是解决上述问题的关键。
具有“热缩冷胀”特性的负热膨胀(NegativeThermalExpansion,NTE)材料可以补偿一般材料的正热膨胀(PositiveThermalExpansion,PTE),调控材料的膨胀系数,甚至实现近零膨胀(ZeroThermalExpansion,ZTE),在上述诸多领域中材料膨胀系数的调控方面有着巨大的潜在应用价值。已知的NTE材料多为陶瓷材料(如ZrW2O8等),其NTE温区很宽,但NTE系数较小,例如ZrW2O8的NTE温区可宽达1050K(5K-1045K),但线膨胀系数αL值仅为-7ppm/K。这意味着需要添加大量NTE材料才能有效地调控PTE材料的热膨胀系数,然而却极大的影响了PTE
基体材料原有的性能。此外,陶瓷型NTE材料的热导率较低(抗热震能力弱)、可加工性差,也极大地制约了此类材料的实际应用。因此,探索具有大 NTE 系数、宽 NTE 温度窗口的金属 NTE
材料具有重要的现实意义。
主要技术指标(或参数):
1、平均颗粒尺寸:~1μm;密度:6.5 g/cm3;
2、膨胀系数:~ -30 ppm/K;负膨胀温区:室温附近 100K;
3、热导率:~ 5 W(m·K)-1;
4、杨氏模量:200-300 GPa。
应用领域:
1、用于制备航空航天、国防、精密仪器等领域使用的低膨胀金属基复合材料;
2、用于制备电子封装领域使用的低膨胀高热导金属基复合材料、低膨胀高分子复合材料。