绝大多数质料具有热胀冷缩性能,少数质料却能“热缩冷胀”,随温度升高体积缩小,温度降低体积增大,这类质料被称作“负热膨胀质料”。负热膨胀质料可以单独用于需要冷膨胀热收缩的场所,也可用作复合质料的组元调治热膨胀系数,即将负热膨胀质料与通例的正热膨胀质料按一定的方式和配比复合,精确控制膨胀系数。
中科院理化所低温工程学重点实验室李来风研究员、黄荣进副研究员领导的科研团队,在国际上率先开展NaZn13型LaFeSi基化合物的负热膨胀性能研究。通过对LaFeSi基化合物进行身分和结构设计,乐成研制出负热膨胀系数和负热膨胀温区可通过改变组成元素进行调治的新型负热膨胀质料。如,身分为LaFe10.5Co1.0Si1.5的化合物在240~350K温区内热膨胀系数到达-26.1×10-6K-1。此类质料负膨胀行为各向同性,且具有较好的导热性能,在应用超导、低温工程、航天航空、微电子、光电子、精密机械等高精密技术领域具着广阔的应用前景。好比,接纳此类负热膨胀质料可改善大型超导磁体低温绝缘质料和超导质料之间的热膨胀系数匹配性,提高明导磁体运行稳定性。
相关论文发表在Journal of the American Chemical Society,该杂志同时以Swapping metal expands range in negative thermal expansion materials为题,对该事情进行了“亮点”(Spotlight)报道。
该事情得到国家磁约束聚变能研究计划专项、国家自然基金委电工学科面上基金和中科院“青年创新促进会”专项基金资助。