Материалы, которые сокращаются на нагревании или отрицательных тепловых материалах расширения, поэтому очень интересны для технологов. Эти материалы могут быть смешаны с нормальными материалами, которые подробно останавливаются на нагревании, с заключительной целью производства композиционного материала с его тепловым расширением, приспособленным к конкретной стоимости, как правило ноль, и сохраняемый даже при чрезвычайно низких рабочих температурах, используемых в криогенной и космической разработке.В новом исследовании, опубликованном по своей природе, Коммуникации, ведомые Нагойским университетом исследователей, сообщают об уменьшенном рутенате керамический материал, составленный из кальция, рутения и атомов кислорода, который сжимается на рекордные 6,7%, когда нагрето.
Это, более чем удваивают текущий отчет для отрицательного теплового материала расширения, и навалочный груз расширяется снова, когда это охлаждено. Результаты могут предоставить технологам новый класс композиционных материалов, которые могут использоваться, чтобы увеличить точность процессов и измерений, улучшить стабильность производительности устройства и продлить сроки службы устройства.Размером изменения объема, а также рабочими температурами для отрицательного теплового расширения можно управлять, изменяя состав материала. Когда рутениевые атомы частично заменены атомами железа, температурное окно для отрицательного теплового расширения становится намного больше.
Это окно распространяется на вышеупомянутые 200 °C для содержащего железо материала, который делает его особенно многообещающим для промышленного использования.Отмечая, что изменения объема были вызваны при той же самой температуре, которую уменьшенный материал рутената изменил от металлического до неметаллического государства, исследователи посмотрели на изменения в расположении атомов, используя методы рентгена.
Они видели разительные перемены на нагревании с внутренним строением атома, расширяющимся в некоторых направлениях, но сокращающимся в других.Хотя внутренняя структура показала чистое сокращение, кристаллографические изменения не были достаточно большими, чтобы объяснить гигантские изменения объема в навалочном грузе.
Вместо этого исследователи обратили свое внимание к полной структуре материала и нашли пустые пустоты вокруг керамического зерна.«Неоднородные изменения в строении атома, кажется, искажают микроструктуру материала, что означает, что крах пустот и материал сжимаются», учатся, соответствующий автор Коши Тэкенэка говорит. «Это – новый способ достигнуть отрицательного теплового расширения, и оно позволит нам развивать новые материалы, чтобы дать компенсацию за тепловое расширение».