Cu₂P₂O₇の低コストで容易な酸化物における強い負の熱膨張

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Updated: Dec 30, 2025

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Published on: July 31, 2016

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Cu₂P₂O₇の低コストで容易な酸化物における強い負の熱膨張

Naike Shi¹, Andrea Sanson², Qilong Gao³

¹Beijing Advanced Innovation Center for Materials Genome Engineering and School of Mathematics and Physics , University of Science and Technology Beijing , Beijing 100083 , China.

Journal of the American Chemical Society

|January 19, 2020

まとめ

新しい銅ピロホスファート (Cu2P2O7) は,酸化物の中で強い負の熱膨張 (NTE) を表している. この低コストな素材は

科学分野:

材料科学
固体化学
凝縮物質物理学

背景:

負の熱膨張 (NTE) は,材料が加熱すると収縮する性質です.
費用対効果が高く,簡単に合成できるNTE酸化物を開発することは依然として大きな課題です.
既存のNTE材料はしばしば複雑な合成または高いコストを伴う.

研究の目的:

強い負の熱膨張 (NTE) を示す新しい低コストの酸化物を特定し,特徴づけること.
Cu2P2O7で観察されたNTEの行動に責任ある根本的なメカニズムを解明する.
この新しい NTE 材料の潜在的実用的な応用を評価する.

主な方法:

高解像度シンクロトロンX線微分
ニュートロン粉の微光
X線ペア分布関数解析
拡張X線吸収微細構造スペクトロスコーピー
密度関数理論の計算

主要な成果:

Cu2P2O7は酸化物の中で非常に強いNTEを示し,温度範囲5375Kで体積NTE係数 (αV) が約-27.69 × 10−6K−1である.
実験的証拠は,NTEの振る舞いをPO4とCuO5の多面体の結合された回転と直接関連付けています.
NTEメカニズムは,結晶構造内の酸素原子の横断振動によって開始されます.

結論:

Cu2P2O7は有望で低コストな材料で,有意な負の熱膨張を示しています.
NTEの振る舞いは,固有の多面体ダイナミクスと原子振動と密接に関連しています.
この材料は,広い温度範囲で寸法的な安定性を要求する実用的なアプリケーションの可能性を示しています.

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