东京理工大学 学分:东京理工大学伊泽博俊弘 东京理工大学的科学家最近合成了一种新材料，这种材料显示出独特的热膨胀特性
科学家们使用的方法能够生产一种独特的含有锆、硫和磷的晶体氧化物，这种氧化物表现出两种不同的负热膨胀机制
这是第一种显示这种特性的已知材料，它的应用可能有助于避免复合材料(如计算机芯片组件)在面对意外温度变化时受到损坏
大多数材料在加热时会随着原子的移动而膨胀
使用热膨胀系数(CTE)来测量材料受热时的膨胀性
目前大多数工业级材料都具有正CTE效应，使得它们在更“极端”的温度下表现不佳
然而，一些材料经历相反的效果，在更高的温度下收缩
这种不寻常的过程被称为负热膨胀，可能有助于解决复合材料的热损伤问题
由副教授领导的东京理工大学科学家团队
伊泽贝俊弘一直在研究负CTE的材料
作为博士
伊泽贝解释说:“负热膨胀行为主要归因于两种类型的机制，相变和框架型机制
“这两种机制都得到了工业应用，因为它们各有利弊
相变型材料具有大的负热膨胀系数，但可用温度范围窄，这限制了它们的使用，特别是作为复合材料中的填料
另一方面，框架型材料在很宽的温度范围内表现出热收缩，但是因为它们具有很小的绝对CTE值，所以需要大量使用它们来获得期望的结果
多年来，科学家们一直在寻找这两者之间的一个合适的折衷方案，但是能够经历负热膨胀这两种机制的材料直到现在还没有报道过
这个互动视频中晶格中的原子华尔兹，有助于更清楚地理解原子对热的反应这一迷人的机制！荣誉:伊泽贝俊弘 在他们发表于《NPG亚洲材料》的新研究中，博士
伊泽贝和他的团队报告了一种合成由锆、硫和磷组成的新型晶体氧化物的方法，并描述了它的特性
该晶体的化学式为Zr2SP2O12，由Dr
伊泽贝是“一种负CTE材料，当加热时，它同时表现出转变型和框架型机制
" 科学家们发现，虽然Zr2SP2O12显示了前面提到的两种负热机制，但在给定的温度下，其中一种可能占主导地位
例如，在393摄氏度(大约120摄氏度)和453摄氏度(大约180摄氏度)之间，材料迅速收缩，一些结构单元变形，这表明发生了相变
然而，在这个温度范围上下，收缩并不明显，研究人员反而观察到原子间键的长度和角度的微小变化，这是框架型机制的一个特征
研究人员还注意到一个有趣的现象
他们发现晶格中含有较少硫原子的晶体在相变过程中(120-180℃)更容易变形，导致材料收缩更大(负CTE值更高)
这有助于生产具有特定应用所需CTE的Zr2SP2O12晶体
这种新的晶体材料及其产生机理可以为合成具有类似双重机理的化合物铺平道路
通过这种方式，材料工程师将能够选择具有特定性能的化合物，以使制造材料的性能适应特定的操作条件
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