近日，中国科学院合肥物质科学研究院彭通研究员课题组显着改善了Cu 2 P 2 O 7 的负热膨胀(NTE)效应，这是一种新的但优异的NTE材料，制备了具有高比热导率和良好切削加工性的零热膨胀(ZTE)Cu 2 P 2 O 7 /2024Al复合材料。

研究成果发表在 《Journal of Materials Science & Technology》 和 《Ceramics International》上。

随着高科技领域的进步，精密设备的尺寸已经无法调整。然而，随温度变化的热膨胀是许多常用材料的基本特性，但难以控制。将NTE材料与普通正热膨胀材料相结合是生产ZTE材料的有效途径。

在这项研究中，研究人员发现，提高烧结温度可以改善 Cu 2 P 2 O 7的 NTE 影响 (在 250-350 K 时从 -13.88 ppm/K 提高到 -36.6 ppm/K)。Cu 2 P 2 O 7中桥氧原子的振动引起NTE效应。温度依赖性X射线粉末衍射、温度依赖性中子粉末衍射和X射线近边缘吸收结构的结果表明，在较低温度下制备的Cu 2 P 2 O 7具有 更多的氧空位，导致较弱的相变和NTE影响。

以增强Cu 2 P 2 O 7为增强体，在快速热压烧结装置中采用粉末冶金方法制备了一系列Cu 2 P 2 O 7 /2024Al复合材料 。添加高达 50% Cu 2 P 2 O 7 体积的复合材料表现出 ZTE(273-333 K 时为-0.014 ppm/K)。与其他报道的各向同性ZTE材料相比，该ZTE复合材料具有3.41g/cm -3的低密度和49.7 WK -1 m -1 的高导热率，从而具有高比导热率。

此外，其弯曲强度可达205 MPa，并且由于Cu 2 P 2 O 7 和2024Al的模量匹配以及良好的界面结合，该复合材料具有良好的切削加工性。

“我们的研究为复合材料提供了一种良好的候选NTE材料，并提供了一种综合性能优异的ZTE复合材料，有望应用于尺寸稳定性要求较高的高科技领域。” 论文第一作者谢露露说。