一种负热膨胀材料及其制备方法

本发明涉及负热膨胀材料，尤其涉及一种负热膨胀材料及其制备方法。

背景技术：

1、负热膨胀材料在一定的温度范围内其线膨胀系数或体膨胀系数为负值，利用负热膨胀材料的特性，通过与其他材料复合，可控制材料的膨胀系数，制造零膨胀或低膨胀的材料，进而可用于制造精密机械器件、光学器件和电子器件等，在航空航天、光电子等高科技领域具有广阔的应用前景。

2、因此，需要开发出更多的负热膨胀材料，以满足不同领域的需求。

技术实现思路

1、基于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型的负热膨胀材料，旨在开发出更多的负热膨胀材料，以满足不同领域的需求。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明的第一方面，提供一种负热膨胀材料，其中，所述负热膨胀材料的化学式为a2baco(po4)2，其中，a选自li、na、k、rb、cs中的一种。

4、可选地，所述负热膨胀材料为单晶负热膨胀材料或多晶负热膨胀材料。

5、本发明的第二方面，提供一种本发明如上所述的负热膨胀材料的制备方法，其中，包括步骤：

6、将a源、钡源、钴源、磷酸根源及助熔剂进行混合，得到混合粉末；

7、将所述混合粉末进行煅烧，得到所述负热膨胀材料。

8、可选地，所述负热膨胀材料的制备方法具体包括步骤：

9、按照a2baco(po4)2中各元素的化学计量比，取a源、钡源、钴源、磷酸根源；

10、将所述a源、钡源、钴源、磷酸根源与助熔剂进行混合，得到混合粉末；其中，所述助熔剂与ba元素的摩尔比为(0.3～0.8)：1；

11、将所述混合粉末在第一预设温度下进行煅烧第一预设时间，自然冷却至室温后，得到所述单晶负热膨胀材料。

12、可选地，所述将所述混合粉末在第一预设温度下进行煅烧第一预设时间，自然冷却至室温后，得到所述单晶负热膨胀材料的步骤具体包括：

13、将所述混合粉末置于马弗炉中，以60～70℃/h的升温速度升温至700～900℃，然后在700～900℃的温度下进行煅烧80-100h，自然冷却至室温后，得到所述单晶负热膨胀材料。

14、可选地，所述负热膨胀材料的制备方法具体包括步骤：

15、步骤a、按照a2baco(po4)2中各元素的化学计量比，取a源、钡源、钴源、磷酸根源；其中，所述a源过量3-8％；

16、步骤b、将所述a源、钡源、钴源、磷酸根源与助熔剂进行混合，得到混合粉末；所述助熔剂与ba元素的摩尔比为(1～2)：1；

17、步骤c、将所述混合粉末在第二预设温度下进行煅烧第二预设时间，自然冷却至室温；

18、步骤d、重复步骤c若干次，得到所述多晶负热膨胀材料。

19、可选地，所述步骤c具体包括：

20、将所述混合粉末置于马弗炉中，以60～70℃/h的升温速度升温至600～800℃，然后在600～800℃的温度下进行煅烧24～48h，自然冷却至室温。

21、可选地，重复步骤c 2-3次。

22、可选地，所述助熔剂包括nh4cl。

23、可选地，所述a源包括a的碳酸盐、a的氯化物、a的氧化物中的至少一种；和/或，

24、所述钡源包括baco3、bao、bacl2中的至少一种；和/或，

25、所述钴源包括coco3、coo、cocl2中的至少一种；和/或，

26、所述磷酸根源包括(nh4)2hpo4。

27、有益效果：本发明首次提供了化学式为a2baco(po4)2的负热膨胀材料，所述负热膨胀材料的化学式具体为li2baco(po4)2、na2baco(po4)2、k2baco(po4)2、rb2baco(po4)2或cs2baco(po4)2。这些负热膨胀材料具体为单轴负热膨胀材料，在4～300k温度范围内无结构相变，并表现出单a轴的负膨胀特性。其中，在100～300k范围内，单a轴的负膨胀特性最为显著。

技术特征：

1.一种负热膨胀材料，其特征在于，所述负热膨胀材料的化学式为a2baco(po4)2，其中，a选自li、na、k、rb、cs中的一种。

2.根据权利要求1所述的负热膨胀材料，其特征在于，所述负热膨胀材料为单晶负热膨胀材料或多晶负热膨胀材料。

3.一种如权利要求1-2任一项所述的负热膨胀材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

4.根据权利要求3所述的负热膨胀材料的制备方法，其特征在于，所述负热膨胀材料的制备方法具体包括步骤：

5.根据权利要求4所述的负热膨胀材料的制备方法，其特征在于，所述将所述混合粉末在第一预设温度下进行煅烧第一预设时间，自然冷却至室温后，得到所述单晶负热膨胀材料的步骤具体包括：

6.根据权利要求3所述的负热膨胀材料的制备方法，其特征在于，所述负热膨胀材料的制备方法具体包括步骤：

7.根据权利要求6所述的负热膨胀材料的制备方法，其特征在于，所述步骤c具体包括：

8.根据权利要求6所述的负热膨胀材料的制备方法，其特征在于，重复步骤c 2-3次。

9.根据权利要求3-8任一项所述的负热膨胀材料的制备方法，其特征在于，所述助熔剂包括nh4cl。

10.根据权利要求3-8任一项所述的负热膨胀材料的制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开一种负热膨胀材料及其制备方法，所述负热膨胀材料的化学式为A<subgt;2</subgt;BaCo(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;2</subgt;，其中，A选自Li、Na、K、Rb、Cs中的一种。发明首次提供了化学式为A<subgt;2</subgt;BaCo(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;2</subgt;的负热膨胀材料，所述负热膨胀材料在4～300K温度范围内无结构相变，并表现出单a轴的负膨胀特性。其中，在100～300K范围内，单a轴的负膨胀特性最为显著。

技术研发人员：梅佳伟,张文清,岳磊,郝占阳,王乐,刘才
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16