负热膨胀材料低温热物性及用作微型制冷机关键部件的实验研究

各向同性的负热膨胀材料可以和其他材料复合制备膨胀系数可调节的材料，在机械、电子、信息领域具有重要的应用价值。Ge掺杂锰氮化物负热膨胀材料是新近发现的功能材料，是迄今发现的负热膨胀系数最大的材料。然而其负热膨胀机理还局限在假设阶段。本项目拟通过机械合金化方法制备相对纯净的系列Ge掺杂锰氮化物材料，研究其在低温下的热膨胀行为，结合微观组织结构分析和唯象模型分析，以期建立材料结构、负热膨胀、比热、温度之间的相互关联，从而对负热膨胀产生的原理和材料学本质有深刻认识。在此基础上，指导材料设计，选择对应温区的Ge掺杂锰氮化物负膨胀材料粉，作为膨胀系数调节添加剂与尼龙或陶瓷粉等基体材料共混，设计可控/可调节膨胀材料，采用烧结工艺制备微型斯特林制冷机气缸和活塞，实现精密间隙配合，并在微型斯特林制冷机上进行实际检验，研究对制冷机制冷效率、寿命等性能的影响。为新型负热膨胀材料在低温与制冷技术应用创建新思路。