通过化学键工程在钼酸盐氧化物中实现负热膨胀和零热膨胀

《Scripta Materialia》：Achieving negative and zero thermal expansion in a molybdate oxide via chemical bond engineering

　　

王青杰|陈欣|乔永强|赵凯月|李浩|川口翔吾|高启龙

摘要

随着技术领域对材料尺寸稳定性的要求不断提高，开发零热膨胀材料变得至关重要。在本研究中，我们介绍了一种氧化物KMn_0.25Mg_0.25Co_0.25Zn_0.25InMo₃O₁₂，该材料在低温区域表现出负热膨胀特性，在室温以上则呈现零热膨胀。结构分析表明，ab平面上的负热膨胀源于MoO₄四面体的弯曲振动以及Mn/Mg/Co/Zn/InO₆八面体的畸变；而c轴上的正热膨胀则与K?位点的热膨胀有关。此外，KMn_0.25Mg_0.25Co_0.25Zn_0.25InMo₃O₁₂还具备半导体特性，其离子导电率在973 K时达到最大值1.60?×?10^-3 S·cm^-1。这项研究为设计具有可控热膨胀性和优良电学性能的多功能材料提供了重要见解。