Yb2-xAlxMo3O12系列材料的合成及負(fù)熱膨脹性能的研究.pdf

1、近年來，由于人們對(duì)材料膨脹性能要求的提高，使負(fù)熱膨脹(Negativethermal expansion，簡(jiǎn)稱NTE)材料受到廣泛的關(guān)注。其中通式為A2M3O12的鎢(鉬)酸鹽負(fù)熱膨脹材料因其較大的各向異性負(fù)熱膨脹系數(shù)，而且在較廣的溫度范圍內(nèi)都顯示負(fù)熱膨脹特性，使其在光學(xué)、電子、醫(yī)學(xué)、器械等諸多領(lǐng)域有著很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。A2M3O12化合物主要有正交相，單斜相，四方相三種晶體結(jié)構(gòu)。一般只有正交結(jié)構(gòu)的A2M3O12材料才具有負(fù)熱膨脹效應(yīng)

2、。它的晶體結(jié)構(gòu)與A3+，M6+有關(guān)，對(duì)于A2(WO4)3系列材料，當(dāng)A3+離子半徑位于La3+到Dy3+之間時(shí)為單斜相結(jié)構(gòu)，A3+離子半徑位于Ho3+到Al3+之間時(shí)為正交相結(jié)構(gòu)。而對(duì)于A2(MoO4)3材料，當(dāng)A3+離子半徑介于La3+離子半徑到Gd3+離子半徑之間時(shí)，材料結(jié)晶于四而體結(jié)構(gòu)；A3+離子半徑介于Y3+到Lu3+之間時(shí)材料結(jié)晶于正交相結(jié)構(gòu)。據(jù)報(bào)道，A2M3O12系列負(fù)熱膨脹材料中，隨著A3+半徑的變大，材料的負(fù)熱膨脹系數(shù)也

3、越大。但A3+離子的半徑大于一定程度后，會(huì)使材料的結(jié)構(gòu)變的疏散，水分子容易材料品格中，影響材料負(fù)熱膨脹性能。
　　 目前對(duì)于A2M3O12系列負(fù)熱膨脹材料的研究還不夠完善，已發(fā)現(xiàn)的A2M3O12系列負(fù)熱膨脹材料還不多，而且已發(fā)現(xiàn)的A2M3O12系列負(fù)熱膨脹材料存在一些缺陷，如相變溫度高，常溫下吸水等問題，不利于材料的廣泛應(yīng)用。為了尋找新的負(fù)熱膨脹材料，進(jìn)一步探討負(fù)熱膨脹機(jī)理，研究其基本的物理性能，得到負(fù)熱膨脹系數(shù)可控的材料，本文

4、利用高溫快速燒結(jié)法合成了Yb2-xAlx(MoO4)3系列材料，并利用常溫x-ray粉末衍射、常溫和高溫拉曼光譜分析，熱分析等分析手段對(duì)制得樣品進(jìn)行分析，研究其熱膨脹，相變，吸水性等基本物理性能。A2M3O12系列負(fù)熱膨脹材料的負(fù)熱膨脹機(jī)理可以用基于橋氧原子低能橫向熱振動(dòng)的“準(zhǔn)剛性單元模式”來加以解釋。
　　 本文主要研究?jī)?nèi)容為：合成了Yb2-xAlx(MoO4)3系列的固溶體。利用拉曼光譜分析發(fā)現(xiàn)，(1)Yb2-xAlx(Mo

5、O4)3(x=0-0.4)與純Yb2Mo3O12樣品晶體結(jié)構(gòu)一樣，都是正交相結(jié)構(gòu)，空間群為Pnca。樣品Yb2-xAlx(MoO4)3(x=0-0.4)在常溫下具有很強(qiáng)的吸水性，隨著溫度的升高，有兩次釋放水分子過程。在變溫拉曼譜圖上顯示為三個(gè)Yb2M3O12的特征拉曼峰隨溫度的上升，變得越來越尖銳并有分裂的現(xiàn)象。常溫下，材料吸收的水分子會(huì)阻礙晶體內(nèi)部聲子的振動(dòng)模式，使材料失去負(fù)熱膨脹性質(zhì)。(2)Yb2-xAlx(MoO4)3(x=1.8