【摘 要】
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负热膨胀(NTE)材料表现出反常的热致收缩现象,为调控热膨胀性能提供了有效方法,NTE 广泛分布在不同类型的化合物当中,其机理研究是 NTE 材料发展的重点及难点,NTE 往往涉
【机 构】
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北京科技大学理化系,北京市海淀区学院路30号,100083
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负热膨胀(NTE)材料表现出反常的热致收缩现象,为调控热膨胀性能提供了有效方法,NTE 广泛分布在不同类型的化合物当中,其机理研究是 NTE 材料发展的重点及难点,NTE 往往涉及到声子热振动、化学成键、电子轨道杂化、磁有序等,NTE 与这些物理性能的耦合为调节功能材料的热膨胀性能提供了契机.钙钛矿结构的 PbTiO3化合物具有新颖的 NTE(αV=-1.99×10-5/℃,RT-490℃),通过化学调控可实现热膨胀性能的有效调控,包括巨大 NTE、零膨胀以及正热膨胀；明确了自发极化功能基元在热膨胀性能中的作用机制,基于该研究结论我们发现了尺寸效应引起强烈 NTE 向正膨胀反常转变行为,通过降低晶粒尺寸削弱维持 NTE 的铁电性,使晶格热振动占据主导地位,得到正热膨胀,当两者平衡时,制备出宽温度范围的零膨胀材料,研究纳米尺寸效应对热膨胀行为的影响有利于丰富人们对热学性质的认识；PbTiO3基化合物 NTE研究表明,在铁电体及 NTE 领域存在一新的物理参数“铁电自发热致收缩”(spontaneous volumeferroelectrostriction),SVFS 是铁电体产生 NTE 原因,为调控热膨胀性能提供了理论依据.此外,通过调控极性功能基元能够有效地增强铁电、压电等性质,得到热膨胀可控的高温压电、多铁性化合物.
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