Mechanisms and Materials for NTE.
Mechanisms and Materials for NTE.
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DOI：
10.3389/fchem.2018.00371
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发表时间：
2018
影响因子：
5.5
通讯作者：
Attfield JP
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Attfield JP
加热时的负热膨胀（NTE）是一种不寻常的性质，但在许多材料中观察到不同的温度范围。本文将简要回顾NTE的机制和重要材料。广义地说，在均匀固体中，本征NTE有两种基本机制：结构性和电子性。结构NTE由绝缘框架型材料中的横向振动运动驱动，ZrW 2 O 8和ScF 3。电子NTE由电子结构或磁性的热变化引起，并且通常与相变相关联。一个经典的例子是因瓦合金Fe0.64Ni0.36，但最近发现了许多奇特的机制，例如由钙钛矿BiNiO 3中的Bi-Ni电荷转移驱动的巨大NTE。此外，还有几种类型的NTE是由特定的样品形态引起的。几种简单的材料，例如，据报道，Au、CuO显示NTE为纳米颗粒，但不是本体。NTE的微观结构增强可以在具有各向异性热膨胀的材料的陶瓷中实现，例如β-锂霞石和Ca 2 RuO 4，并且人造NTE超材料可以由正常（正）热膨胀物质的工程结构制造。
Negative thermal expansion (NTE) upon heating is an unusual property but is observed in many materials over varying ranges of temperature. A brief review of mechanisms for NTE and prominent materials will be presented here. Broadly there are two basic mechanisms for intrinsic NTE within a homogenous solid; structural and electronic. Structural NTE is driven by transverse vibrational motion in insulating framework–type materials e.g., ZrW2O8 and ScF3. Electronic NTE results from thermal changes in electronic structure or magnetism and is often associated with phase transitions. A classic example is the Invar alloy, Fe0.64Ni0.36, but many exotic mechanisms have been discovered more recently such as colossal NTE driven by Bi–Ni charge transfer in the perovskite BiNiO3. In addition there are several types of NTE that result from specific sample morphologies. Several simple materials, e.g., Au, CuO, are reported to show NTE as nanoparticles but not in the bulk. Microstructural enhancements of NTE can be achieved in ceramics of materials with anisotropic thermal expansion such as beta–eucryptite and Ca2RuO4, and artificial NTE metamaterials can be fabricated from engineered structures of normal (positive) thermal expansion substances.
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