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Flexibilidad de enlace atómico sintonizada Expansión térmica isotrópica negativa, cero y positiva en MZrF6 (M = Ca, Mn, Fe, Co, Ni y Zn)

  • 0Department of Physical Chemistry, University of Science and Technology Beijing , Beijing 100083, China.
Journal of the American Chemical Society +

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2 de noviembre de 2016

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2 de noviembre de 2016

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Resumen

Este resumen es generado por máquina.

Los investigadores desarrollaron una nueva serie de materiales cúbicos MZrF6 que exhiben una expansión térmica isotrópica controlable. Este trabajo expande los compuestos conocidos con expansión térmica negativa (NTE) y expansión térmica cero (ZTE).

Área De La Ciencia

  • Ciencias de los materiales
  • Química del estado sólido
  • La cristalografía

Sus Antecedentes

  • La expansión térmica isotrópica controlable es crucial para las aplicaciones de materiales, pero sigue siendo un desafío significativo.
  • Para el diseño de materiales avanzados es deseable una ventana de amplio coeficiente de expansión térmica (CTE).

Objetivo Del Estudio

  • Para reportar una serie de compuestos cúbicos MZrF6 con expansión térmica isotrópica ajustable.
  • Investigar la relación entre la flexibilidad del enlace atómico y el comportamiento de expansión térmica.
  • Descubrir nuevos materiales isotrópicos de expansión térmica cero (ZTE) a alta temperatura.

Principales Métodos

  • Síntesis de una serie cúbica de MZrF6 (M = Ca, Mn, Fe, Co, Ni y Zn).
  • Difracción de dispersión total de rayos X sincrotrón de alta energía dependiente de la temperatura.
  • Análisis de la flexibilidad de los enlaces atómicos del metal y su impacto en la expansión térmica.

Principales Resultados

  • Se logró una amplia ventana de CTE que va desde -6.69 hasta +18.23 × 10-6 / K en toda la serie MZrF6.
  • Se observó una expansión térmica isotrópica cero (ZTE) en ZnZrF6, un raro compuesto isotrópico ZTE de alta temperatura.
  • Los enlaces metálicos flexibles se correlacionaron con la expansión térmica negativa (NTE) en CaZrF6, mientras que los enlaces rígidos condujeron a la expansión térmica positiva (PTE) en NiZrF6.

Conclusiones

  • La flexibilidad de los enlaces atómicos de metal·F es un factor crítico para controlar la expansión térmica isotrópica.
  • El ajuste sistemático de la sustitución catiónica permite el diseño de materiales con expansión térmica negativa, cero o positiva.
  • Este estudio amplía la biblioteca de materiales NTE y compuestos ZTE isotrópicos de alta temperatura, ofreciendo una nueva estrategia de diseño para marcos de expansión térmica.

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