稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料

稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料是指具有負熱膨脹效應的稀土鎢酸鹽材料，稀土鎢酸鹽材料依照其晶體結構可以分為單斜結構和正交結構兩大類，而只有正交結構的稀土鎢酸鹽材料才具有負熱膨脹效應。

負熱膨脹是指材料隨著溫度升高，體積縮小；溫度降低，體積變大，與常規材料的熱脹冷縮現象正好相反。負熱膨脹材料可以單獨用于一些需要冷脹熱縮的場合，也可將負熱膨脹材料與常規的正熱膨脹材料按一定配比和一定的方式制備膨脹系數可以精確控制的復合材料，從而根據實際應用需要制成膨脹系數為正值、負值或零的材料。到目前為止，人們對負熱膨脹材料的研究主要集中在以下幾個系列：以ZrV2O7為代表的AM2O7系列，以ZrW2O8為代表的AM2O8系列、沸石系列，以Sc2W3O12為代表的稀土鎢酸鹽和稀土鉬酸鹽系列。

Sc2W3O12是最典型的稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料。采用標準的固相反應工藝，以氧化鈧和三氧化鎢粉體為原料，經過反復研磨混合后，在1373K下進行燒結制備。

稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料性能測試方法：

一是對材料粉體進行變溫XDR測試，獲得材料在不同溫度下的晶胞參數，從而計算出其負熱膨脹系數，一般稱作材料的本征熱膨脹系數。

二是采用熱膨脹儀對塊體材料進行測試，可直接算得其熱膨脹系數，稱作宏觀熱膨脹系數。

稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料膨脹機理：

可用基于橋氧原子橫向熱振動的“準剛性單元模式”來加以解釋，膨脹力量來自于氧原子間的互斥力，它會隨著稀土離子半徑的增大而減弱，大離子半徑的稀土鎢酸鹽材料會具有更高的負熱膨脹性能。對于具備單斜結構的稀土鎢酸鹽，WO4四面體與AO6八面體之間則是共棱聯接，它們在升溫過程中很難發生協同搖擺運動，多面體不易發生變形，材料整體呈現不同程度的熱脹冷縮的
性質。

稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料應用前景：

稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料在精密儀器制造、航空、航天、航海、通訊等高精尖技術領域有極其重要的用途。稀土和鎢都是我國優勢資源，稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料的溫度范圍相對較廣，因而更具有發展前景，開展此類材料研究對于促進優勢資源綜合利用具有積極意義。未來對于此類材料的研究應注意從以下幾個方面開展：

新的材料制備工藝的嘗試。有關稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料的制備多采用固相反應法，需要在較高的溫度下進行熱處理，生產成本較高。未來需要嘗試采用新的制備工藝，如濕化學法中的共沉淀法、水熱法、溶膠－凝膠法等。

相關材料薄膜和其它材料復合的研究。目前稀土鎢酸鹽負熱膨脹系列主要是研究粉體的制備和負熱膨脹性能，將來應通過薄膜和其它材料復合來拓寬其應用范圍。

實際應用的開拓與推廣。目前對于負熱膨脹材料的研究，特別是稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料的研究尚局限于實驗室的科研階段，距離實際應用還有很多問題需要解決，這就需要加大該類材料實際應用的開拓與推廣力度，在實際應用中不斷發現問題，解決問題。

負熱膨脹機理的深入探索與完善。有關稀土鎢酸鹽負熱膨脹的機理，當前應用比較多的是“準剛性單元模式”，未來對于此類材料負熱膨脹機理的研究尚有待于深入探索與完善。