负泊松比负热膨胀超材料微结构拓扑优化设计

提出一种拓扑优化设计方法,用于设计同时具有负泊松比和负热膨胀系数的超材料.超材料是人工设计的复合材料,由微米或纳米结构的周期性阵列组成,并具有天然材料难以具备的超常物理性质.基于拓扑优化理论,建立了一个表示多材料微观结构的多相边界的水平集模型,并采用数值均匀化方法来计算微观结构的等效性能,然后通过参数化水平集优化方法实现边界形状的演变和拓扑结构的设计.通过两个数值算例,给出超材料微结构材料分布的优化结果,证明了设计方法的可行性,为实现具备特殊性能的人工材料设计提供了一套系统的设计方法.     

负热膨胀材料的研究与应用进展

总结近年来国内外文献,介绍了负热膨胀材料的定义、分类标准,归纳了具有代表性的负热膨胀材料的几大系列,以ZrW2O8为例介绍了负热膨胀材料的几种常用的合成方法以及影响热膨胀系数的因素, 指出了负热膨胀材料潜在的应用领域,并对负热膨胀材料的发展趋势和应用前景进行了预测.     

负热膨胀化合物材料ZrW2O8的机理与制备技术

以ZrW2O8为典例,介绍了新型功能材料——负热膨胀材料的最新研究进展;列举了几种负热膨胀材料的物理性质和热力学参量;叙述了ZrW2O8的α相、β相和γ相之间的转变关系和过程;介绍了该类新材料的负热膨胀机理及刚性单元模式和受抑软性模式两种理论模型;系统探讨了该类材料的固相合成和液相合成技术,对比分析了各自的特点与存在的不足,在此基础上结合研究工作提出了该类材料的研究方向、     

一种负热膨胀性材料的物相结构分析

用高温固相反应法制备了一种负热膨胀性材料 ,经X射线衍射分析证明为单一物相ZrW2 O8,进而确定了ZrW2 O8为简单立方晶系 .精化的晶胞参数a =0 .92 2 0 0nm ,计算了单位晶胞中含有的ZrW2 O8分子数目Z =4以及平均晶粒尺寸D =79nm、单位晶胞体积V =0 .78378nm3和比表面积S =1.4 9× 10 5cm2 / g等结构参数     

氧化物材料负热膨胀机理

氧化物的负热膨胀性（ＮＴＥ）是由于在其开放式的骨架结构中,有二配位的桥氧键产一横向热运动,以及引起的多面体热摆动和耦合作用使非键合Ｍ－Ｍ１键距变短,导致单胞体积缩小;各向同性ＮＴＥ氧化物在复合材料及其相关技术领域具有更广泛的应用价值。     

负热膨胀材料的研究现状

自然界中大多数材料都具有随环境温度变化而发生“热胀冷缩”的特性，虽然由于晶格的这种非简谐振动导致晶体产生该性质已作为材料的一种自然属性为人们普遍接受，但是自然界中仍存在某些特殊的材料，其体积会随着温度升高而收缩，随着温度的降低而膨胀，体现着“热缩冷胀”即负热膨胀（Negative thermal expansion，NTE）的特性，在一定的温度范围内，平均热膨胀系数为负值的材料，都称之为负热膨胀材料。其实NTE现象在许多材料中早被人们所发现，如：     

新型负膨胀系数材料ZrW2O8的合成与特性

ZrW2O8是新发现的由0.3K至分解温度1050K都具有各向同性的负热膨胀化合物，但由于其分解温度和窄的热稳定范围反应合成相当困难。本文综述了氧化物直接合成、微波合成和溶胶－凝胶法制备ZrW2O8以及单晶ZrW2O8的生长方法，讨论了ZrW2O8的特性，介绍了其负膨胀机理和潜在的应用。     

几种用于反应堆结构材料钢材的热膨胀研究

用示差式石英膨胀仪在室温至500℃范围内测量了Inconel52、Inconel152、308L、304NG、0Cr18Ni10Ti、508-Ⅲ钢等六种材料的热膨胀行为，并对这些材料的热膨胀行为进行了比较，可为反应堆安全分析提供重要的依据。     

X射线粉末衍射仪测定材料热膨胀的新方法

本文在简单综述测定材料热膨胀的各种方法与技术的基础上着重谈本文作者建立的Ｘ射线粉末衍射仪测定材料热膨胀的新方法并导出了新方法的测量误差极限的表示式。     

固相法合成负热膨胀性粉体ZrW2O8

以分析纯ZrO2和WO3为原料,用固相法制备了负热膨胀材料ZrW2O8粉体.以X射线粉末衍射、扫描电子显微镜分别对粉体进行物相分析和形貌观测;通过高温X射线衍射以及Powder X软件计算不同温度下的晶胞参数,从而确定热膨胀系数.结果表明经1 220℃保温3 h制备出的高纯度ZrW2O8粉体为单一立方结构,平均粒径为0.5μm;ZrW2O8粉体有显著的负热膨胀特性,在室温到150℃范围内,所得ZrW2O8粉体热膨胀系数为-11.58×10-6K-1;200～500℃范围内,热膨胀系数为-3.77×10-6K-1;在整个温度范围内平均热膨胀系数为-6.31×10-6K-1.     

低、负热膨胀系数稀土钨酸盐

用固相反应法成功制备了M2（WO4）3（M=La、Pr、Nd、Sm、Dy）晶体，用XRD确定其晶体结构，进一步测试研究其热膨胀性能．结果显示了它们具有较低甚至负膨胀系数，而且膨胀系数随着M^3＋离子半径的增大而减小．     

层状晶体负热膨胀系数探讨

根据热力学和统计物理理论，应用德拜模型，求出石墨晶体的自由能。在此基础上导出石墨晶体热膨胀系数随温度变化的关系式。结果表明：对石墨晶体，除T＝OK外，在温度为15K和42K附近，热膨胀系数为零；在15－42K的温度范围内，它为负值；在较高温度范围内，它近似为常数。理论计算与实验结果相符，出现负热膨胀现象的原因在于层状晶体中，平面层中原子横向声振动对自由能有较大统计权，某些温度范围内，横向声振动会导致垂直平面层方向原子间距离随温度的变化情况与平面层方向的情况相反，出现膜效应。     

几何形体参量与材料二者的热膨胀系数关系

针对影响机械精度的材料形体因素，对典型件的几何形体参数热膨胀系数同零件体膨胀系数之间的关系进行了理论探讨，推导了一般零几何形体参数热膨胀系数同零件体膨胀系数之间的关系式。试验表明，典型零件的热膨胀值同零件形体参数有着综合相关性。     

页岩陶粒混凝土制品导热系数及线性热膨胀系数测定

与传统的建筑材料相比，陶粒混凝土具有导热系数小、重量轻、结构性能好等优点。在建筑围护结构，特别是屋面保温隔热工程中得到了大量的应用。通过热箱法对高强页岩陶粒混凝土的导热系数及热膨胀系数进行测试，并将测试结果与传统建筑材料的相应热学参数进行了比较，为建筑节能设计提供了试验依据。     

CsNiCl_3的热膨胀分析

本文使用哈密顿矩阵，计算出ＣｓＮｉＣｌ３的能级和ｇ因子随温度的变化，分析出Ｎｉ２＋－Ｃｌ－键长从５Ｋ～３００Ｋ的热膨胀，得到线性热膨胀为：δＲ＝Ｒ（３００Ｋ）－Ｒ（５Ｋ）＝２×１０－２和线性热膨胀系数：α＝１ＲｄＲｄＴ＝２．７３×１０－５Ｋ－１．     

页岩陶粒混凝土制品导热系数及线胀系数测定

与传统的建筑材料相比,陶粒混凝土具有导热系数小、重量轻、结构性能好等优点.在建筑围护结构,特别是屋面保温隔热工程中得到了大量的应用.通过热箱法对高强页岩陶粒混凝土的导热系数及热膨胀系数进行测试,并将测试结果与传统建筑材料的相应热学参数进行了比较,为建筑节能设计提供了试验依据.