稀土钨酸盐负热膨胀材料

稀土钨酸盐负热膨胀材料是指具有负热膨胀效应的稀土钨酸盐材料，稀土钨酸盐材料依照其晶体结构可以分为单斜结构和正交结构两大类，而只有正交结构的稀土钨酸盐材料才具有负热膨胀效应。

负热膨胀是指材料随着温度升高，体积缩小；温度降低，体积变大，与常规材料的热胀冷缩现象正好相反。负热膨胀材料可以单独用于一些需要冷胀热缩的场合，也可将负热膨胀材料与常规的正热膨胀材料按一定配比和一定的方式制备膨胀系数可以精确控制的复合材料，从而根据实际应用需要制成膨胀系数为正值、负值或零的材料。到目前为止，人们对负热膨胀材料的研究主要集中在以下几个系列：以ZrV2O7为代表的AM2O7系列，以ZrW2O8为代表的AM2O8系列、沸石系列，以Sc2W3O12为代表的稀土钨酸盐和稀土钼酸盐系列。

Sc2W3O12是最典型的稀土钨酸盐负热膨胀材料。采用标准的固相反应工艺，以氧化钪和三氧化钨粉体为原料，经过反复研磨混合后，在1373K下进行烧结制备。

稀土钨酸盐负热膨胀材料性能测试方法：

一是对材料粉体进行变温XDR测试，获得材料在不同温度下的晶胞参数，从而计算出其负热膨胀系数，一般称作材料的本征热膨胀系数。

二是采用热膨胀仪对块体材料进行测试，可直接算得其热膨胀系数，称作宏观热膨胀系数。

稀土钨酸盐负热膨胀材料膨胀机理：

可用基于桥氧原子横向热振动的“准刚性单元模式”来加以解释，膨胀力量来自于氧原子间的互斥力，它会随着稀土离子半径的增大而减弱，大离子半径的稀土钨酸盐材料会具有更高的负热膨胀性能。对于具备单斜结构的稀土钨酸盐，WO4四面体与AO6八面体之间则是共棱联接，它们在升温过程中很难发生协同摇摆运动，多面体不易发生变形，材料整体呈现不同程度的热胀冷缩的
性质。

稀土钨酸盐负热膨胀材料应用前景：

稀土钨酸盐负热膨胀材料在精密仪器制造、航空、航天、航海、通讯等高精尖技术领域有极其重要的用途。稀土和钨都是我国优势资源，稀土钨酸盐负热膨胀材料的温度范围相对较广，因而更具有发展前景，开展此类材料研究对于促进优势资源综合利用具有积极意义。未来对于此类材料的研究应注意从以下几个方面开展：

新的材料制备工艺的尝试。有关稀土钨酸盐负热膨胀材料的制备多采用固相反应法，需要在较高的温度下进行热处理，生产成本较高。未来需要尝试采用新的制备工艺，如湿化学法中的共沉淀法、水热法、溶胶－凝胶法等。

相关材料薄膜和其它材料复合的研究。目前稀土钨酸盐负热膨胀系列主要是研究粉体的制备和负热膨胀性能，将来应通过薄膜和其它材料复合来拓宽其应用范围。

实际应用的开拓与推广。目前对于负热膨胀材料的研究，特别是稀土钨酸盐负热膨胀材料的研究尚局限于实验室的科研阶段，距离实际应用还有很多问题需要解决，这就需要加大该类材料实际应用的开拓与推广力度，在实际应用中不断发现问题，解决问题。

负热膨胀机理的深入探索与完善。有关稀土钨酸盐负热膨胀的机理，当前应用比较多的是“准刚性单元模式”，未来对于此类材料负热膨胀机理的研究尚有待于深入探索与完善。