Expansión térmica negativa, cero y positiva sistemática y controlable en Zr{1-x}Sn{x}Mo2O8 en cubo Zr{1-x}Sn{x}Mo2O8

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química del estado sólido.
• La cristalografía es una técnica de cristalografía.

Sus antecedentes:

• Los materiales convencionales a menudo exhiben propiedades de expansión térmica limitadas o fijas.
• Los materiales compuestos se utilizan típicamente para lograr la expansión térmica ajustable, lo que puede conducir a problemas de interfaz.
• Comprender y controlar la expansión térmica es crucial para las aplicaciones en la industria aeroespacial, la electrónica y la ingeniería de precisión.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar una nueva familia de materiales, Zr1-xSnxMo2O8 (0 < x < 1).
• Para demostrar el control sistemático sobre el coeficiente de expansión térmica isotrópica dentro de un material monofásico.
• Investigar las propiedades estructurales y las transiciones de fase de estos materiales, en particular el "cúbico" SnMo2O8.8.

Principales métodos:

• Síntesis en estado sólido de materiales Zr1-xSnxMo2O8 con diferentes composiciones.
• Caracterización mediante difracción de rayos X (XRD) y mediciones de expansión térmica.
• Estudios de difracción dependientes del tiempo y la temperatura para sondear las transiciones de fase.

Principales resultados:

• Se sintetizó con éxito una serie de materiales Zr1-xSnxMo2O8 con coeficientes de expansión térmica isotrópica sintonizables.
• Los coeficientes de expansión térmica lineal (αl) que van desde -7.9(2) × 10−6 hasta +5.9(2) × 10−6 K−1 (12-500 K) se lograron en una sola fase.
• El estudio informa estructuras detalladas y comportamiento de expansión térmica de SnMo2O8 "cúbico", incluidas las transiciones de fase entre estados ordenados y desordenados.

Conclusiones:

• El sistema Zr1-xSnxMo2O8 ofrece una plataforma única de una sola fase para controlar con precisión la expansión térmica.
• Estos materiales proporcionan una alternativa viable a los compuestos para aplicaciones que requieren expansión ajustable.
• Los hallazgos contribuyen a la comprensión fundamental de las relaciones estructura-propiedad en los óxidos metálicos de transición y su comportamiento térmico.