几种典型材料负热膨胀与性能调控的理论研究

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几种典型材料负热膨胀与性能调控的理论研究
大多数物质呈现热胀冷缩的特性。所以,相反的性质——反常热膨胀——由于蕴含丰富的物理性质及巨大的应用潜力,使得负热膨胀成为近年来物理学家广泛关注与持续研究的焦点。
虽然负热膨胀的种类有所增加,并且其物理机制逐步得到完善,但是由于影响负热膨胀机理的因素很多,还需要探索更多的负热膨胀材料,并揭示其负热膨胀机理。由于理论计算可以揭示材料的键性,键强,磁性,极化等性质,所以可以更深入合理地解释负热膨胀的机理,并且可以预测一些较大温区,较大负膨胀系数的材料。
但是理论模拟负热膨胀机理的报道却不多。于是,基于第一性原理的方法,本论文对三类负热膨胀材料的机理进行深入研究,并预测了一类较大负膨胀系数的材料。
1)大多数框架结构材料的负热膨胀都是由较轻的非金属桥位原子（比如氧化物的桥位氧原子,ScF<sub>3</sub>的桥位氟原子）的横向热振动引起的。而金属原子的横向振动引起的负热膨胀很少报道,2H结构的Cu Sc O<sub>2</sub>是其中的一个特例。
通过计算发现:2H结构的Cu Sc O<sub>2</sub>沿c轴方向及体积都显示出负热膨胀性质。 ...

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关键词：理论研究 物理性质 结构材料 框架结构 物理学家