我學(xué)者發(fā)現(xiàn)較大“熱縮冷脹”效應(yīng)

科技日報合肥7月12日電 (記者吳長鋒)記者12日從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院獲悉，北京科技大學(xué)、北京大學(xué)祝成功的科研團隊，借助該院強磁場中心穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置變溫X射線衍射儀，對磁性金屬間化合物的結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)進行研究，發(fā)現(xiàn)了該體系中較大的線性負(fù)熱膨脹效應(yīng)。該研究成果以日前發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會期刊《無機化學(xué)》上。

大部分材料具有熱脹冷縮性質(zhì)。但隨著溫度的升高，有些材料的體積反而發(fā)生收縮，表現(xiàn)出負(fù)熱膨脹的性質(zhì)。最近幾十年來，負(fù)熱膨脹材料引起了極大的關(guān)注，是因為負(fù)熱膨脹材料可以和正熱膨脹材料進行復(fù)合，從而可以調(diào)節(jié)材料的膨脹系數(shù)，甚至實現(xiàn)零膨脹，即隨溫度變化材料不發(fā)生熱脹冷縮效應(yīng)。由于在航天航空、精密機械、微納電子、光學(xué)器件等方面的重要應(yīng)用價值，負(fù)熱膨脹材料受到極大的重視和廣泛的研究。

磁性金屬間化合物材料具有較高的相變溫度，并且可以通過其中元素的空位對其進行調(diào)控。研究人員借助穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置變溫X射線衍射儀研究發(fā)現(xiàn)：通過化學(xué)壓力的調(diào)控，在相變溫度附近的溫區(qū)產(chǎn)生了一個線性的負(fù)熱膨脹的性質(zhì)區(qū)域。研究表明：該體系的負(fù)熱膨脹性質(zhì)來自磁體積效應(yīng)，即由于自發(fā)磁化強度的變化而引起的材料晶胞體積的變化，并且體積變化與磁化強度的平方成正比。