客观日本

东京工业大学研究团队发现随温度上升而收缩的新材料

2015年07月17日 化学材料

近日,东京工业大学应用陶瓷研究所的东正树教授等人与中央大学、高亮度光科学研究中心、京都大学共同研究发现了一种新的氧化物材料,它在室温附近溫度范围的收缩率(负热膨胀)为现存该种物质的二倍以上。

在光通讯、半导体制造设备等需要精确定位时,这种性质的材料可用于制造能抵消结构材料热膨胀、使热膨胀系数为零的材料。采用此次新发现的材料,抑制热膨胀材料的使用量可减少一半。可替代以往的材料应用于多个领域,发展前景可观。

随温度上升而收缩,具有这种性质的物质种类很少,并且市面上收缩系数(显示收缩程度的负线热膨胀系数)最高的材料也仅为温度上升一度,收缩程度在百万分之40左右。东教授在2011年提出的铋镧镍氧化物(Bi0.95La0.05NiO3)的收缩系数虽达到百万分之82,但存在升降温时,样本长度出现差异的问题,尚未确认该物质是否可作为抑制热膨胀材料使用。

此次研究团队发现的是具有钙钛矿结构的铋镍铁氧化物(BiNi1-xFexO3)。它在室温附近的负热膨胀系数为,温度每上升一度,收缩百万分之187,是铋镧镍氧化物的2倍以上。此外,通过调节置换镍的铁的数量,可以控制发生收缩的温度范围。

将该材料与双酚环氧树脂制成体积分散为18%的复合材料,温度每上升一度,可以抵消环氧树脂百万分之80的热膨胀,实验证明,在27度至57度的范围内可保证热膨胀为零。

研究团队表示,由长短的变化转换为电阻的巨大变化,这种材料未来可能应用于高精确度传感器。

东京工业大学研究团队发现随温度上升而收缩的新材料

分析结果显示,双酚树脂复合材料(左侧图片)在300-320K(27℃-57℃)条件下的热膨胀系数为零。

新闻链接
http://www.titech.ac.jp/news/2015/029988.html

文/CRCC编辑部   图片/新闻发布稿