高熵增强反钙钛矿中的负热膨胀性能
材料科学
2024-03-05 v2
摘要
负热膨胀(NTE)材料可作为热膨胀补偿器以抵消正热膨胀,在精密工程中具有重大应用价值。然而,由于组分限制,通过传统掺杂策略探索宽温区 NTE 行为已触及上限。近期高熵体系中独特的相变迟缓特性与拓展的优化空间,在拓宽电子跃迁诱导 NTE 材料的温区方面具有巨大潜力。锰基反钙钛矿因其丰富的元素选择与可控的 NTE 性能,为探索高熵 NTE 材料提供了理想平台。本文首次引入高熵策略,通过弛豫锰基反钙钛矿氮化物中的突变相变来拓宽 NTE 温区。我们提出一种经验筛选方法以合成高熵反钙钛矿(HEAP)。研究发现,从反铁磁性 CII 到顺磁性 CI 的磁相分离存活于 5K<=T<=350K (Delta_T=345K) 的超宽温区,呈现出独特的迟缓特性。由此,在 HEAP 中获得了显著的 NTE 行为(可达 Delta_T=235K, 5K<=T<=240K),热膨胀系数为 -4.7x10-6/K。值得注意的是,该温区是低熵系统的二至三倍宽。迟缓特性经实验进一步证实源于原子间距畸变与化学环境涨落导致的相变动力学扰动,此现象由球差校正电镜观测到。我们的研究为通过熵工程拓宽相变诱导 NTE 材料的温区提供了独特范式。
引用
@article{arxiv.2305.19613,
title = {High-Entropy Enhanced Negative Thermal Expansion Perfomance in Antiperovkites},
author = {Xiuliang Yuan and Bing Wang and Ying Sun and Huaiming Guo and Kewen Shi and Sihao Deng and Lunhua He and Huiqing Lu and Hong Zhang and Shengdi Xu and Yi Du and Weichang Hao and Shengqi Chu and Zhijie Ma and Shihai An and Jin Cui and Dongmei Hu and Huiming Han and Cong Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.19613},
year = {2024}
}
备注
34 pages