本文主要研究内容
作者王慧（2019）在《负热膨胀材料β-Cu2V2O7和Cu1.5Mg0.5V2O7的制备、结构及热缩机理研究》一文中研究指出：自然界中的绝大部分的材料,在日常使用的温度区间内一般呈现出热胀冷缩特性。热胀冷缩是把双刃剑,在实践中,一方面能够很好地被人们利用,但另一方面也给生活带来许多危害。例如,为了使元器件具有特定的使用性能,常常需要将多种材料配合使用,但是不同热膨胀系数的材料组合在一起使用时,膨胀系数的差异会导致出现膨胀系数不匹配现象。膨胀系数不匹配则会导致元器件或复合材料中的热应力分布不均,使其出现微裂纹、降低了性能,甚至还会出现断裂、器件失效的情况。ZrW2O8神奇的负热膨胀现象是在1996年被发现的,这种现象的出现为解决上述膨胀系数不匹配问题提供了一个有效的解决途径。使用具有负的膨胀系数的材料与具有正膨胀系数材料进行复合,制备零或近零膨胀复合材料,不仅能够解决由于热应力带来的膨胀问题,还能够将不同的优异性质结合到一起,实现材料多功能的应用。所以负热膨胀材料的寻找和开发便具有很大的意义,因而也成为材料科学研究的热点之一。迄今为止,虽然已经发现并且制备了的不少的负热膨胀材料,但这些材料在应用方面均存在一部分的缺陷,影响了其应用的拓展,所以,改善其性能并使其满足应用需求仍然是负热膨胀材料研究者的当务之急。本工作重点主要是制备出了新的负热膨胀材料β-Cu2V2O7和Cu1.5Mg0.5V2O7,并对其结构、性能和热缩机理进行了较为详细的研究,主要结果和创新点如下:1.采用固相法制备出新型负热膨胀材料β-Cu2V2O7。β-Cu2V2O7在153-673K温度区间内均呈现负热膨胀特性。在RT-673 K的温度区间内,则呈现出负的线性热膨胀,平均线膨胀系数为αl=-20.2×10-6K-1。2.β-Cu2V2O7的微观组织由单一的表面光滑的颗粒组成,颗粒尺寸10-20μm,排列紧密,但存在微小的孔隙。β-Cu2V2O7属于单斜相,C2/C空间群。晶胞参数分别为a=7.69813?,b=8.03109?,c=10.1132?,β=110.288°,V=586.459?3。3.β-Cu2V2O7热缩机理:一个V5+和四个O2-形成一个[VO4]四面体,两个[VO4]四面体共用一个顶角氧原子形成[V2O7]结构单元。每个Cu2+和五个O2-相连,形成瘦长的四方金字塔多面体单元,四棱锥共享边,形成链状,从而样品具有层状的交错结构。温度升高,桥氧原子的横向热振动加剧,使两个四面体之间距离减小,且伴随着多面体的伸缩变换,使多面体的耦合效应加强。由于Jahn-Teller效应畸变的存在,使多面体发生变形。除此之外,升降温过程中,氧原子的缺失导致链状结构遭到破坏,使氧原子在晶格中重新排布,打乱了规律排列,造成局部塌陷,一定程度上加剧了晶格的形变。上述原因互相影响,从而使样品在宏观上表现出负热膨胀现象。4.采用固相法制备出新型负热膨胀材料Cu1.5Mg0.5V2O7。Cu1.5Mg0.5V2O7在153-673 K温度区间内呈现线性的负热膨胀特性,平均线膨胀系数αl=-8.72×10-6 K-1。5.Cu1.5Mg0.5V2O7的微观组织由单一的表面光滑的米状颗粒组成,颗粒尺寸2-10μm,排列紧密,但存在微小的孔隙。Cu1.5Mg0.5V2O7属于单斜相,C2/C。晶胞参数a=7.64668?;b=8.10104?;c=10.11441?;β=110.611°;V=586.443?3。6.Cu1.5Mg0.5V2O7热缩机理:一个V5+和四个O2-形成一个[VO4]四面体,两个[VO4]四面体共用一个顶角氧原子形成[V2O7]结构单元。每个Cu2+和五个O2-相连,形成瘦长的四方金字塔多面体单元,四棱锥共享边,从而样品具有层状的交错结构。其中Mg2+部分占据Cu2+的位置。温度升高,桥氧原子的横向热振动加剧,使两个四面体之间距离减小,且伴随着多面体的伸缩,使多面体的耦合效应加强。由于Jahn-Teller效应畸变的存在,使多面体发生变形。除此之外,升降温过程中,氧原子的缺失导致链状结构遭到破坏,使氧原子在晶格中重新排布,打乱了规律排列,造成局部塌陷,一定程度上加剧了晶格的形变。上述原因互相影响,从而使样品在宏观上表现出负热膨胀现象。7.采用固相法制备了不同比例Mg掺杂的铜镁化合物。随着镁含量的增加,膨胀系数实现了由负到近零再到正的转变,且膨胀性能在304-673K的温度区间内均呈现出近线性的特征。膨胀机制解释为随着镁含量增加,对铜进行了替代,减少了Mg-O键的振动模式。对铜氧五面体的畸变有一定的抑制,从而限制了晶格的膨胀。
Abstract
zi ran jie zhong de jue da bu fen de cai liao ,zai ri chang shi yong de wen du ou jian nei yi ban cheng xian chu re zhang leng su te xing 。re zhang leng su shi ba shuang ren jian ,zai shi jian zhong ,yi fang mian neng gou hen hao de bei ren men li yong ,dan ling yi fang mian ye gei sheng huo dai lai hu duo wei hai 。li ru ,wei le shi yuan qi jian ju you te ding de shi yong xing neng ,chang chang xu yao jiang duo chong cai liao pei ge shi yong ,dan shi bu tong re peng zhang ji shu de cai liao zu ge zai yi qi shi yong shi ,peng zhang ji shu de cha yi hui dao zhi chu xian peng zhang ji shu bu pi pei xian xiang 。peng zhang ji shu bu pi pei ze hui dao zhi yuan qi jian huo fu ge cai liao zhong de re ying li fen bu bu jun ,shi ji chu xian wei lie wen 、jiang di le xing neng ,shen zhi hai hui chu xian duan lie 、qi jian shi xiao de qing kuang 。ZrW2O8shen ji de fu re peng zhang xian xiang shi zai 1996nian bei fa xian de ,zhe chong xian xiang de chu xian wei jie jue shang shu peng zhang ji shu bu pi pei wen ti di gong le yi ge you xiao de jie jue tu jing 。shi yong ju you fu de peng zhang ji shu de cai liao yu ju you zheng peng zhang ji shu cai liao jin hang fu ge ,zhi bei ling huo jin ling peng zhang fu ge cai liao ,bu jin neng gou jie jue you yu re ying li dai lai de peng zhang wen ti ,hai neng gou jiang bu tong de you yi xing zhi jie ge dao yi qi ,shi xian cai liao duo gong neng de ying yong 。suo yi fu re peng zhang cai liao de xun zhao he kai fa bian ju you hen da de yi yi ,yin er ye cheng wei cai liao ke xue yan jiu de re dian zhi yi 。qi jin wei zhi ,sui ran yi jing fa xian bing ju zhi bei le de bu shao de fu re peng zhang cai liao ,dan zhe xie cai liao zai ying yong fang mian jun cun zai yi bu fen de que xian ,ying xiang le ji ying yong de ta zhan ,suo yi ,gai shan ji xing neng bing shi ji man zu ying yong xu qiu reng ran shi fu re peng zhang cai liao yan jiu zhe de dang wu zhi ji 。ben gong zuo chong dian zhu yao shi zhi bei chu le xin de fu re peng zhang cai liao β-Cu2V2O7he Cu1.5Mg0.5V2O7,bing dui ji jie gou 、xing neng he re su ji li jin hang le jiao wei xiang xi de yan jiu ,zhu yao jie guo he chuang xin dian ru xia :1.cai yong gu xiang fa zhi bei chu xin xing fu re peng zhang cai liao β-Cu2V2O7。β-Cu2V2O7zai 153-673Kwen du ou jian nei jun cheng xian fu re peng zhang te xing 。zai RT-673 Kde wen du ou jian nei ,ze cheng xian chu fu de xian xing re peng zhang ,ping jun xian peng zhang ji shu wei αl=-20.2×10-6K-1。2.β-Cu2V2O7de wei guan zu zhi you chan yi de biao mian guang hua de ke li zu cheng ,ke li che cun 10-20μm,pai lie jin mi ,dan cun zai wei xiao de kong xi 。β-Cu2V2O7shu yu chan xie xiang ,C2/Ckong jian qun 。jing bao can shu fen bie wei a=7.69813?,b=8.03109?,c=10.1132?,β=110.288°,V=586.459?3。3.β-Cu2V2O7re su ji li :yi ge V5+he si ge O2-xing cheng yi ge [VO4]si mian ti ,liang ge [VO4]si mian ti gong yong yi ge ding jiao yang yuan zi xing cheng [V2O7]jie gou chan yuan 。mei ge Cu2+he wu ge O2-xiang lian ,xing cheng shou chang de si fang jin zi da duo mian ti chan yuan ,si leng zhui gong xiang bian ,xing cheng lian zhuang ,cong er yang pin ju you ceng zhuang de jiao cuo jie gou 。wen du sheng gao ,qiao yang yuan zi de heng xiang re zhen dong jia ju ,shi liang ge si mian ti zhi jian ju li jian xiao ,ju ban sui zhao duo mian ti de shen su bian huan ,shi duo mian ti de ou ge xiao ying jia jiang 。you yu Jahn-Tellerxiao ying ji bian de cun zai ,shi duo mian ti fa sheng bian xing 。chu ci zhi wai ,sheng jiang wen guo cheng zhong ,yang yuan zi de que shi dao zhi lian zhuang jie gou zao dao po huai ,shi yang yuan zi zai jing ge zhong chong xin pai bu ,da luan le gui lv pai lie ,zao cheng ju bu ta xian ,yi ding cheng du shang jia ju le jing ge de xing bian 。shang shu yuan yin hu xiang ying xiang ,cong er shi yang pin zai hong guan shang biao xian chu fu re peng zhang xian xiang 。4.cai yong gu xiang fa zhi bei chu xin xing fu re peng zhang cai liao Cu1.5Mg0.5V2O7。Cu1.5Mg0.5V2O7zai 153-673 Kwen du ou jian nei cheng xian xian xing de fu re peng zhang te xing ,ping jun xian peng zhang ji shu αl=-8.72×10-6 K-1。5.Cu1.5Mg0.5V2O7de wei guan zu zhi you chan yi de biao mian guang hua de mi zhuang ke li zu cheng ,ke li che cun 2-10μm,pai lie jin mi ,dan cun zai wei xiao de kong xi 。Cu1.5Mg0.5V2O7shu yu chan xie xiang ,C2/C。jing bao can shu a=7.64668?;b=8.10104?;c=10.11441?;β=110.611°;V=586.443?3。6.Cu1.5Mg0.5V2O7re su ji li :yi ge V5+he si ge O2-xing cheng yi ge [VO4]si mian ti ,liang ge [VO4]si mian ti gong yong yi ge ding jiao yang yuan zi xing cheng [V2O7]jie gou chan yuan 。mei ge Cu2+he wu ge O2-xiang lian ,xing cheng shou chang de si fang jin zi da duo mian ti chan yuan ,si leng zhui gong xiang bian ,cong er yang pin ju you ceng zhuang de jiao cuo jie gou 。ji zhong Mg2+bu fen zhan ju Cu2+de wei zhi 。wen du sheng gao ,qiao yang yuan zi de heng xiang re zhen dong jia ju ,shi liang ge si mian ti zhi jian ju li jian xiao ,ju ban sui zhao duo mian ti de shen su ,shi duo mian ti de ou ge xiao ying jia jiang 。you yu Jahn-Tellerxiao ying ji bian de cun zai ,shi duo mian ti fa sheng bian xing 。chu ci zhi wai ,sheng jiang wen guo cheng zhong ,yang yuan zi de que shi dao zhi lian zhuang jie gou zao dao po huai ,shi yang yuan zi zai jing ge zhong chong xin pai bu ,da luan le gui lv pai lie ,zao cheng ju bu ta xian ,yi ding cheng du shang jia ju le jing ge de xing bian 。shang shu yuan yin hu xiang ying xiang ,cong er shi yang pin zai hong guan shang biao xian chu fu re peng zhang xian xiang 。7.cai yong gu xiang fa zhi bei le bu tong bi li Mgcan za de tong mei hua ge wu 。sui zhao mei han liang de zeng jia ,peng zhang ji shu shi xian le you fu dao jin ling zai dao zheng de zhuai bian ,ju peng zhang xing neng zai 304-673Kde wen du ou jian nei jun cheng xian chu jin xian xing de te zheng 。peng zhang ji zhi jie shi wei sui zhao mei han liang zeng jia ,dui tong jin hang le ti dai ,jian shao le Mg-Ojian de zhen dong mo shi 。dui tong yang wu mian ti de ji bian you yi ding de yi zhi ,cong er xian zhi le jing ge de peng zhang 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自郑州大学的王慧，发表于刊物郑州大学2019-07-03论文，是一篇关于负热膨胀论文,微观组织论文,热膨胀系数论文,热缩机理论文,郑州大学2019-07-03论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自郑州大学2019-07-03论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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