[发明专利]一种负热膨胀材料TaVO5及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，涉及一种能够在室温至800℃ 范围内具有负热膨胀特性的材料TaVO₅。

背景技术

负热膨胀材料具有很高的研究与实际应用价值，随着温度的升高 这类材料的体积呈负膨胀特性。将这类材料与其它正膨胀材料复合， 可制备出具有零膨胀特性或热膨胀系数可调节的材料，广泛应用于从 日用品到航空航天等领域。

目前，很多材料被报道具有负膨胀性能，如：立方的负热膨胀材 料ZrW₂O₈，负膨胀系数为-8.7×10^-6K^-1；正交结构的Sc₂(WO₄)₃；负膨 胀系数为-6.5×10^-6K^-1；铜铁矿结构的CuLaO₂也是具有负膨胀行为的 材料，平均负膨胀系数为-6.4×10^-6K^-1；反钙钛矿结构的负热膨胀材料 Mn(Cu_0.5Ge_0.5)N，负膨胀系数为-16×10^-6K^-1。然而，如文献[1]C.N.Chu， N.Sara，N.P.Suh.Journal of Engineering Materials and Technology.1986， 108，275-277.；[2]T.G.Amos，A.W.Sleight.Journal of Solid State Chemistry.2001，160，230-238.；[3]T.G.Amos，A.Yokochi，A.W.Sleight. Journal of Solid State Chemistry.1998，14，303-307.中报道的，具有负热 膨胀特性的材料仍然很少，同时这些报道的材料多存在制备工艺条件 复杂等不足。所以，通过一种简单的制备方式，获取具有较宽负热膨 胀温度范围的材料，具有更高的开发利用价值。

发明内容

本发明目的在于提供一种在较宽温度范围内具有负热膨胀特性的材 料TaVO₅及其制备方法。本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提出一种负热膨胀材料TaVO₅，是将分析纯的V₂O₅与 Ta₂O₅按摩尔比0.52∶0.48～0.6∶0.4混合，采用固相法合成TaVO₅。

所述负热膨胀材料TaVO₅在室温至800℃的温度范围内，膨胀系数 为-1.22×10^-5；在室温至600℃温度范围内，表观线膨胀系数α＝ -3.72×10^-6℃^-1，具有较强的可重复性。

本发明的另一个目的还在于提供一种所述负热膨胀材料TaVO₅的 制备方法，其具体制备步骤如下：

(1)选取分析纯的V₂O₅与Ta₂O₅为原料，将V₂O₅和Ta₂O₅按 摩尔比0.52∶0.48~0.6∶0.4混合，在乙醇溶液中球磨5～8小时使其 充分混匀。

(2)将上述得到的粉末干燥后在750℃～850℃范围内保温2～ 10小时，降温冷却后压制成片，再在750℃～850℃范围内保温10～ 48小时，冷却后即可得到纯的具有负热膨胀性能的TaVO₅。

本发明以分析纯的V₂O₅与Ta₂O₅为原料，由于V₂O₅在700℃以上 有少量挥发，应将V₂O₅少许过量。

本发明的优点在于：

1.本发明所述负热膨胀材料TaVO₅具有较高的可重复性，负热 膨胀温度范围大。