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新材料领域:反钙钛矿结构金属负膨胀材料

文章来源: 发布时间: 2019-04-28

成果名称 

反钙钛矿结构金属负膨胀材料 

联系人 

胡小晔 

联系电话 

0551-65591402 

   

hxy821982@issp.ac.cn 

所属产业领域 

新材料 

所处阶段 

成熟待产业化 

所属研究所(中心):固体物理研究所 

成果简介

航空航天、微电子、精密仪器、光学器件和低温工程等领域对构件尺寸的热稳定性有着苛刻的要求。然而由于原子的非简谐振动,大多数固体材料在外压不变的情况下会出现“热胀冷缩”现象。温度变化时,不同构件的非协调热膨胀会导致系统功能性变差甚至失效,最终导致构件丧失原本设计的精度。而如何有效控制材料的热膨胀系数是解决上述问题的关键。 

具有“热缩冷胀”特性的负热膨胀(Negative Thermal Expansion, NTE)材料可以补偿一般材料的正热膨胀(Positive Thermal Expansion, PTE),调控材料的膨胀系数,甚至实现近零膨胀(Zero Thermal Expansion, ZTE), 在上述诸多领域中材料膨胀系数的调控方面有着巨大的潜在应用价值。已知的NTE材料多为陶瓷材料(如ZrW2O8等),其NTE温区很宽,但NTE系数较小,例如ZrW2O8NTE温区可宽达1050 K5 K - 1045 K),但线膨胀系数αL值仅为-7ppm/K。这意味着需要添加大量NTE材料才能有效地调控PTE材料的热膨胀系数,然而却极大的影响了PTE基体材料原有的性能。此外,陶瓷型NTE材料的热导率较低(抗热震能力弱)、可加工性差,也极大地制约了此类材料的实际应用。因此,探索具有大NTE系数、宽NTE温度窗口的金属NTE材料具有重要的现实意义。 

主要技术指标(或参数): 

1、平均颗粒尺寸:~1μm;密度:6.5 g/cm3 

2、膨胀系数:~ -30 ppm/K;负膨胀温区:室温附近100K 

3、热导率:~ 5 W(m·K)-1 

4、杨氏模量:200-300 GPa 

应用领域: 

1、用于制备航空航天、国防、精密仪器等领域使用的低膨胀金属基复合材料; 

2、用于制备电子封装领域使用的低膨胀高热导金属基复合材料、低膨胀高分子复合材料。 

市场前景

目前,该类材料已可小批量生产,并且已与国内外多家单位达成合作关系。比如:国内哈尔滨工业大学利用此类材料研制低膨胀铝基复合材料、新加坡新加坡科技局先进制造研究所利用此类材料研制低膨胀环氧基材料。 

拟转化的方式(或合作模式): 

可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式,共同推进该成果的产业化。 

相关图片: 

            

不同颗粒尺寸样品的热膨胀系数          应用探索(调控环氧树脂热膨胀系数) 

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