第34卷第7-8期
2015年8月特约专栏
中国材料进展 MATERIALS CHINA
反常热膨胀功能材料的研究进展
王聪，孙莹，王蕾，王天民
（北京航空航天大学物理学院，凝聚态物理与材料物理研究中心，北京100191）
Vol.34
No.78 Aug.2015
要：固体材料通常会随温度变化产生膨胀或收缩行为，然面，材料的热胀冷缩会降低精密部件的结构稳定性和安全可靠摘
性，基至破坏材料的功能待性。在光学仪器、微电子器件、航空航天等高技术领域，我们追切需要形状和尺寸不随温度变化的材料，以保证其构件具有高的尺寸稳定性、精密性和长的使用寿命，而低（近零)热膨胀材料的微观尺寸随温度变化近似保持不变，可以在特定温度区域内保持体积既不膨胀也不冷缩，负影胀材料则是一种具有“热缩冷账“性能的材料，因此此类材料的研究日益受到重视。概述了反常（负或近零）热膨胀材料的研究与发展历程，主要针对目前国内外研究较多的几类负热膨
胀体系的研究工作做了论述，并探讨了该研究领域仍存在的间题以及未来可能的发展方向。关键调：反常负热膨胀；功能材料；膨胀系数；Mn,Zn;-N
中图分类号：07
文献标识码：A
文章编号：16743962(2015)07049706
Progress on Abnormal Thermal Expansion Materials
WANG Cong,SUN Ying,WANG Lei,WANG Tianmin
( Center for Condensed Matter and Materials Physics, Department of Physics, Beihang University, Beijing 100191, China) Abstract : Solid materials usually show expansion or contraction behavior in response to changes in temperature, Howev-er, thermal expansion behavior always reduces the stability and safe reliability of precision parts, and even destrmys the functional features of the materials. In the fields of optical instruments, microelectronic devices, aerospace and others, we desperately need the materials for which the shape and size keep unchanged with temperature, in order to ensure high di-mensional stability , precision and long service life. The low or near zero thermal expansion materials have the performance that their microstructure size can change hardly with temperature and they can keep the volume either thermal dilation or cool shrink in the area of specific temperature, the negative thermal expansion materials have the performance of thermal shrink and cool dilation. Therefore, the researeh on the abnormal thermal expansion materials has attracted more and more attention. This paper outlines the research and development of abnormal ( negative or near zero) thermal expansion materi-als, especially, focusing on several popular classes in this system. We further diseussed the existent problems and the di-rection of future development in this research field.
Key words : abnormal thermal expansion; functional materials; expansion coefficient; Mn,Zn,-,N
1前言
零膨胀、近零膨胀和负膨胀材料是当前材料科学研究的热点之_[1-3]。
所谓“零（近零)膨胀"指的是材
料的微观尺寸随温度变化近似保持不变，在特定的温区内体积既不膨胀也不收缩；所谓“负膨胀材料”则指具有“热缩冷胀”性能的材料。该材料与正膨胀材料通过结构与界面的合理设计，
可以合成复合材料，使得
收稿日期：2015-05-19
基金项目：国家白然科学基金资助项目（51172012，51472017）第一作者：王聪，男，1966年生，教授，Email；congwang@
buaa. edu, cn
DOI; 10. 7502/j. issn. 1674 3962. 2015, 07, 01
基体材料的热胀系数从负值、零到正值的变化，更广义地将这类材料统称为可控热影胀系数的功能材料（4-6】。随着科技的发展，零膨胀功能材料广泛应用于航空航天、半导体器件、电子线路元件和光学元件、封装材料、精密仪器、半导体支撑板、光学镜面支撑材料、热障涂层、热匹配界面复合材料、热梯度复合材料、建筑材料等领域；在微电子器件、光信息传播器件、计算机芯片、电路印刷剧版、光纤通讯领域也都有极大的需求，特别是在登月及其它深空探测的航天工程中，由于太空环境温度变化很大，卫星、航天器等空间设备上要求用具有近零热膨胀系数的复合材料来制造尺寸稳定的结构。零膨胀材料对飞机、卫星、卫星定位与导航、高精度设备、计量和精密仪器