Expansión térmica negativa gigante en compuestos unidos basados en MnCoGe con estructura hexagonal tipo Ni2In

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Física de la materia condensada Física de la materia condensada
• Química del estado sólido.

Sus antecedentes:

• Los compuestos basados en MnCoGe exhiben una expansión térmica negativa gigante (NTE) vinculada a una transición estructural martensítica.
• Los estudios anteriores se centraron en los efectos magnetocalóricos, pasando por alto el potencial de NTE debido a las ventanas de temperatura de transición limitadas.
• La fragilidad inherente de estos compuestos dificulta su aplicación práctica.

Objetivo del estudio:

• Para mejorar las propiedades de expansión térmica negativa (NTE) de los compuestos a base de MnCoGe.
• Para ampliar la ventana de temperatura operativa para NTE.
• Para investigar el efecto de la tensión residual en la transición estructural y NTE.

Principales métodos:

• Difracción de neutrones de alta resolución para analizar las transiciones estructurales y los cambios de volumen de la célula unitaria.
• Incorporación de pequeñas cantidades de epoxi (3-4%) para unir materiales en polvo a base de MnCoGe.
• Caracterización de los coeficientes de expansión térmica y ventanas de temperatura de funcionamiento en muestras unidas.

Principales resultados:

• Se logró una NTE gigante mediante la introducción de tensión residual a través de la unión epoxi, ampliando la transición estructural.
• Se observó un coeficiente NTE lineal promedio (α̅) de -51.5 × 10−6/K en una ventana de 210 K (122332 K) en MnCo0.98Cr0.02Ge.
• Cerca de la temperatura ambiente (250305 K), se logró un valor de α casi constante de -119 × 10−6/K, lo que indica un excelente rendimiento.

Conclusiones:

• El estrés residual inducido por epoxi amplía efectivamente la transición de fase, mejorando significativamente el rendimiento de NTE.
• El rendimiento NTE alcanzado, incluida una amplia ventana de temperatura de funcionamiento y un alto coeficiente, supera a los materiales reportados anteriormente.
• Estos materiales mejorados basados en MnCoGe muestran un potencial significativo para aplicaciones que requieren NTE, particularmente para compensar la expansión térmica positiva.