稀土鎢酸鹽負(fù)熱膨脹材料

稀土鎢酸鹽負(fù)熱膨脹材料是指具有負(fù)熱膨脹效應(yīng)的稀土鎢酸鹽材料，稀土鎢酸鹽材料依照其晶體結(jié)構(gòu)可以分為單斜結(jié)構(gòu)和正交結(jié)構(gòu)兩大類，而只有正交結(jié)構(gòu)的稀土鎢酸鹽材料才具有負(fù)熱膨脹效應(yīng)。

負(fù)熱膨脹是指材料隨著溫度升高，體積縮��；溫度降低，體積變大，與常規(guī)材料的熱脹冷縮現(xiàn)象正好相反。負(fù)熱膨脹材料可以單獨(dú)用于一些需要冷脹熱縮的場(chǎng)合，也可將負(fù)熱膨脹材料與常規(guī)的正熱膨脹材料按一定配比和一定的方式制備膨脹系數(shù)可以精確控制的復(fù)合材料，從而根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要制成膨脹系數(shù)為正值、負(fù)值或零的材料。到目前為止，人們對(duì)負(fù)熱膨脹材料的研究主要集中在以下幾個(gè)系列：以ZrV2O7為代表的AM2O7系列，以ZrW2O8為代表的AM2O8系列、沸石系列，以Sc2W3O12為代表的稀土鎢酸鹽和稀土鉬酸鹽系列。

Sc2W3O12是最典型的稀土鎢酸鹽負(fù)熱膨脹材料。采用標(biāo)準(zhǔn)的固相反應(yīng)工藝，以氧化鈧和三氧化鎢粉體為原料，經(jīng)過(guò)反復(fù)研磨混合后，在1373K下進(jìn)行燒結(jié)制備。

稀土鎢酸鹽負(fù)熱膨脹材料性能測(cè)試方法：

一是對(duì)材料粉體進(jìn)行變溫XDR測(cè)試，獲得材料在不同溫度下的晶胞參數(shù)，從而計(jì)算出其負(fù)熱膨脹系數(shù)，一般稱作材料的本征熱膨脹系數(shù)。

二是采用熱膨脹儀對(duì)塊體材料進(jìn)行測(cè)試，可直接算得其熱膨脹系數(shù)，稱作宏觀熱膨脹系數(shù)。

稀土鎢酸鹽負(fù)熱膨脹材料膨脹機(jī)理：

可用基于橋氧原子橫向熱振動(dòng)的“準(zhǔn)剛性單元模式”來(lái)加以解釋，膨脹力量來(lái)自于氧原子間的互斥力，它會(huì)隨著稀土離子半徑的增大而減弱，大離子半徑的稀土鎢酸鹽材料會(huì)具有更高的負(fù)熱膨脹性能。對(duì)于具備單斜結(jié)構(gòu)的稀土鎢酸鹽，WO4四面體與AO6八面體之間則是共棱聯(lián)接，它們?cè)谏郎剡^(guò)程中很難發(fā)生協(xié)同搖擺運(yùn)動(dòng)，多面體不易發(fā)生變形，材料整體呈現(xiàn)不同程度的熱脹冷縮的
性質(zhì)。

稀土鎢酸鹽負(fù)熱膨脹材料應(yīng)用前景：

稀土鎢酸鹽負(fù)熱膨脹材料在精密儀器制造、航空、航天、航海、通訊等高精尖技術(shù)領(lǐng)域有極其重要的用途。稀土和鎢都是我國(guó)優(yōu)勢(shì)資源，稀土鎢酸鹽負(fù)熱膨脹材料的溫度范圍相對(duì)較廣，因而更具有發(fā)展前景，開展此類材料研究對(duì)于促進(jìn)優(yōu)勢(shì)資源綜合利用具有積極意義。未來(lái)對(duì)于此類材料的研究應(yīng)注意從以下幾個(gè)方面開展：

新的材料制備工藝的嘗試。有關(guān)稀土鎢酸鹽負(fù)熱膨脹材料的制備多采用固相反應(yīng)法，需要在較高的溫度下進(jìn)行熱處理，生產(chǎn)成本較高。未來(lái)需要嘗試采用新的制備工藝，如濕化學(xué)法中的共沉淀法、水熱法、溶膠－凝膠法等。

相關(guān)材料薄膜和其它材料復(fù)合的研究。目前稀土鎢酸鹽負(fù)熱膨脹系列主要是研究粉體的制備和負(fù)熱膨脹性能，將來(lái)應(yīng)通過(guò)薄膜和其它材料復(fù)合來(lái)拓寬其應(yīng)用范圍。

實(shí)際應(yīng)用的開拓與推廣。目前對(duì)于負(fù)熱膨脹材料的研究，特別是稀土鎢酸鹽負(fù)熱膨脹材料的研究尚局限于實(shí)驗(yàn)室的科研階段，距離實(shí)際應(yīng)用還有很多問(wèn)題需要解決，這就需要加大該類材料實(shí)際應(yīng)用的開拓與推廣力度，在實(shí)際應(yīng)用中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。

負(fù)熱膨脹機(jī)理的深入探索與完善。有關(guān)稀土鎢酸鹽負(fù)熱膨脹的機(jī)理，當(dāng)前應(yīng)用比較多的是“準(zhǔn)剛性單元模式”，未來(lái)對(duì)于此類材料負(fù)熱膨脹機(jī)理的研究尚有待于深入探索與完善。