[发明专利]一种零膨胀超细纳米晶Mn3（Cu0.5Ge0.5）N块体材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种零膨胀超细纳米晶Mn₃(Cu_0.5Ge_0.5)N块体材料的制备方法，属于新型功能材料和粉末冶金技术领域。 

背景技术

绝大多数固体材料受热会发生体积膨胀，可导致样品或器件的尺寸稳定性下降。近年来，随着高精密加工技术、电子工业技术、航空航天技术以及光电转换技术等先进尖端科技领域的迅猛发展，高新科技领域对材料的抗热冲击性能，特别是对精密部件的尺寸稳定性提出了越来越高的要求。因此，研究和开发尺寸不受环境温度影响的功能材料，即零膨胀材料，已成为目前国际上新型功能材料领域的研究前沿和热点课题。然而，到目前为止，国内外报道的制备出来的零膨胀材料几乎均为正热膨胀系数材料(即常规固体材料)和负热膨胀系数材料组成的复合材料。当环境温度发生变化时，这种复合材料中的正热膨胀系数材料发生热膨胀，而负热膨胀系数材料发生热收缩，两者作用基本抵消使复合材料呈现近似零膨胀的功能特性。然而，在这类复合材料中，两种不同性质的固体材料在结合界面位置不可避免地会产生热应力乃至出现微孔，严重削弱零膨胀复合材料的力学性能，这极大地限制了零膨胀复合材料的应用潜力。因此，近几年来，在单一化合物中实现零膨胀性能正成为国际上相关领域中最为前沿的研究热点。 

目前，国际上报道的具有零膨胀性能的单一材料包括：普鲁士蓝结构的FeCo[(CN)₆](参见文献：S.Margadonna，K.Prassides and A.N.Fitch，Journal of the American Chemical Society，126(2004)15390～15391)，具有良好导电性能的 YbGaGe合金(参见文献：J.R.Salvador，F.Guo，T.Hogan and M.G.Kanatzidis，Nature，425(2003)702～704)，可作为潜在的光电子器件的无机-有机半导体杂化晶体(参见文献：Y.Zhang，Z.Islam，Y.Ren and P.A.Parilla，Physical Review Letters，99(2007)215901)以及反钙钛矿结构的锰基氮化物(参见文献：K.Takenaka andH.Takagi，Applied Physics Letters，94(2009)131904)。然而，上述零膨胀材料中几乎没有哪一类同时兼具各向同性物理性能、良好的金属特性和较宽的零膨胀温度跨度等优点。对于工业应用领域而言，这些零膨胀材料的实用及潜在应用价值仍然十分有限。因此，研究和开发一种具有重大实用价值和深远发展潜力的具有各向同性物理性能、良好导电导热性能和较宽零膨胀温度跨度的多功能零膨胀单一材料是目前这一领域的极具挑战性的研究课题，其突破必将对高新材料及尖端技术领域产生举足轻重的影响。 

在发明人已申报的两个专利中，其中：已授权专利“宋晓艳，孙中华，一种负热膨胀Mn₃(Cu_0.5Ge_0.5)N块体材料的制备方法，申请号200910082954.0”，是一种较现有的Mn₃(Cu_0.5Ge_0.5)N化合物材料制备方法显著缩短制备周期且能够制备大尺寸块体材料的方法，但该制备方法不涉及氮流失量的控制及其对Mn₃(Cu_0.5Ge_0.5)N化合物材料负热膨胀性能的影响；已公开专利“宋晓艳，孙中华，徐玲玲，一种单相纳米晶Mn₃(Cu_0.5Ge_0.5)N负热膨胀块体材料的制备方法，申请号200910093654.2”，是一种能够获得纳米晶结构的Mn₃(Cu_0.5Ge_0.5)N块体材料的方法，但由该方法的工艺参数无法制备出超细(即平均晶粒尺寸小于20nm)的纳米晶块体材料，也因此该方法无法在单一的块体材料中获得独特的零膨胀性能。 

目前，国内外尚无与本方法相近的制备具有零膨胀性能的反钙钛矿结构材料的研究报道。 

发明内容