Y2-2x(ZrM)xMo3O12(M=Ca2+,Sr2+)系列材料的吸水性及負(fù)膨脹性能研究.pdf

1、A2M3O12(其中A為Y、Al或是鑭族元素，M為W或Mo)系列負(fù)熱膨脹材料中，A3+離子半徑較大時(shí)，材料的晶格常數(shù)較大，晶體內(nèi)部就會(huì)很容易進(jìn)入水分子，水分子的存在使得材料在室溫下負(fù)熱膨脹性質(zhì)消失，只有在溫度升高材料內(nèi)部水分子失去后才會(huì)具有負(fù)熱膨脹性。
　　 Y2Mo3O12是具有明顯的負(fù)熱膨脹特性的材料。但是，由于Y3+離子半徑比較大導(dǎo)致Y2Mo3O12具有較強(qiáng)的吸水性，在室溫下可形成穩(wěn)定的三水合物結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致該材料在室溫至30

2、0K溫度范圍內(nèi)顯示出正的膨脹性能。這是因?yàn)樗肿拥拇嬖谧璧K了晶格內(nèi)部多面體的振動(dòng)，從而產(chǎn)生正的熱膨脹。在這種物質(zhì)中，只有水分子完全釋放之后才可以顯示出負(fù)熱膨脹性質(zhì)。
　　 本文主要是通過(guò)元素?fù)诫s替代減小Y2Mo3O12的吸水性，并且調(diào)控其膨脹系數(shù)制備出近零膨脹材料。首先用固相法和溶膠凝膠法制備出均勻的ZrCaMo3O12和ZrSrMo3O12化合物，通過(guò)熱分析、常溫拉曼、變溫拉曼和膨脹系數(shù)等測(cè)試確定這兩種化合物有無(wú)吸水性和確定其

3、膨脹系數(shù)。然后制備Y2-2x(ZrCa)xMo3O12和Y2-2x(ZrSr)xMo3O12系列材料，對(duì)其的吸水性和負(fù)膨脹性發(fā)生的變化進(jìn)行研究。
　　 Y2-2x(ZrCa)xMo3O12和Y2-2x(ZrSr)xMo3O12系列材料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)兩個(gè)系列材料對(duì)降低Y2Mo3O12吸水性和對(duì)膨脹系數(shù)的調(diào)控有著相同的效果和結(jié)論:當(dāng)x＞0.3時(shí)水分子含量明顯減少，當(dāng)x＞0.5時(shí)水分子的個(gè)數(shù)已經(jīng)小于1，隨著x值的增加，材料的吸水性逐

4、漸減弱。
　　 當(dāng)x=0、0.1、0.2時(shí)材料對(duì)應(yīng)有兩個(gè)失水階段，在350K到425K范圍發(fā)生第一階段失水過(guò)程，這個(gè)過(guò)程較為緩慢，所失去的水分子存在于材料的表面;在425K到450K范圍發(fā)生第二個(gè)失水過(guò)程，是一個(gè)較為快速的過(guò)程，所失去的水分子存在于材料晶格內(nèi)部。
　　 當(dāng)x=0.5時(shí)材料的膨脹系數(shù)最小且為近零膨脹材料，數(shù)量級(jí)在10-8;x=0和0.1負(fù)膨脹系數(shù)較大;當(dāng)x=0.9時(shí)材料的膨脹系數(shù)較小且無(wú)吸水性，有較大的應(yīng)用