本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬領(lǐng)域，更具體地，涉及一種寬溫域無機(jī)負(fù)熱膨脹材料及其合成方法。

背景技術(shù)：

1、熱脹冷縮即材料隨著溫度的升高體積膨脹，隨著溫度的降低體積收縮。材料熱脹冷縮引起的尺寸變化會導(dǎo)致不同材料之間發(fā)生熱失配。熱失配會引起器件失效，制約集成電路，新能源汽車、航空航天等領(lǐng)域的快速發(fā)展。負(fù)熱膨脹材料的熱收縮可彌補(bǔ)正熱膨脹材料的熱膨脹，獲得熱膨脹適配的材料，為其提供解決方案。

2、目前，負(fù)熱膨脹材料主要可以分為兩大類：(1)以zrw2o8、hfw2o8、lu2w3o12、dy2w3o12等為代表的框架型負(fù)熱膨脹材料；(2)以la(fe、si、co)13、caruo4等為代表的相變型負(fù)熱膨脹材料。雖然現(xiàn)有報道負(fù)熱膨脹材料高達(dá)上百種，但是尚未在工程技術(shù)得到普遍應(yīng)用，主要受限于其熱膨脹溫度區(qū)間和負(fù)熱膨脹系數(shù)，在滿足負(fù)熱膨脹溫度區(qū)間與器件工作溫度區(qū)間一致的前提下，需要具有優(yōu)異的負(fù)熱膨脹性能，此外還應(yīng)具有優(yōu)異高低溫穩(wěn)定性。zrw2o8、hfw2o8、lu2w3o12、dy2w3o12、la(fe、si、co)13、caruo4等含有hf、dy、lu、w、la、ru稀有金屬元素，成本較高；而sc2mo3o12的負(fù)熱膨脹溫度區(qū)間窄為-73℃～27℃，mg2p2o7負(fù)熱膨脹溫度區(qū)間為64℃～78℃，因此，研發(fā)成本更加低廉、負(fù)熱膨脹溫度區(qū)間更寬、各性能協(xié)同優(yōu)化的負(fù)熱膨脹材料非常具有科學(xué)及應(yīng)用價值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種寬溫域無機(jī)負(fù)熱膨脹材料及其合成方法，首次揭示了mn2v2o7材料的負(fù)熱膨脹性能，負(fù)熱膨脹溫度區(qū)間大：69℃～497℃，負(fù)熱膨脹系數(shù)達(dá)-4×10-6℃-1，是一種寬溫域無機(jī)負(fù)熱膨脹材料。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了mn2v2o7材料作為負(fù)熱膨脹材料的應(yīng)用。

3、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，負(fù)熱膨脹材料的負(fù)熱膨脹溫度區(qū)間為69℃～497℃。

4、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，負(fù)熱膨脹材料的負(fù)熱膨脹系數(shù)為-4×10-6℃-1。

5、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，mn2v2o7材料是基于固相反應(yīng)法制備得到的。

6、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，mn2v2o7材料是按以下制備方法制備得到的：

7、按化學(xué)式mn2v2o7中mn和v元素的名義化學(xué)劑量比準(zhǔn)備mno粉末和v2o5粉末，接著將這些粉末研磨混合均勻得到混合物，然后加熱進(jìn)行第一次固相反應(yīng)得到mn2v2o7粗樣品；接著將得到的固相反應(yīng)產(chǎn)物破碎、研磨、過篩，并再次進(jìn)行固相反應(yīng)得到固相反應(yīng)產(chǎn)物；如此重復(fù)，通過至少3次固相反應(yīng)從而得到mn2v2o7材料。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，mno粉末和v2o5粉末的純度均不低于99.9％。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，每次固相反應(yīng)是在300℃～700℃的溫度下加熱處理6-24h。

10、通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首次公開了化學(xué)式為mn2v2o7的負(fù)熱膨脹材料，其不含有hf、dy、lu、w等稀有金屬元素，負(fù)熱膨脹溫度區(qū)間大：69℃～497℃，負(fù)熱膨脹系數(shù)達(dá)-4×10-6℃-1，是一種寬溫域無機(jī)負(fù)熱膨脹材料，可以與有機(jī)物、金屬、陶瓷等復(fù)合調(diào)節(jié)其熱膨脹系數(shù)。

11、mn2v2o7為單斜晶系，空間群為c2/m，晶胞參數(shù)α＝90°，β＝103.57°，γ＝90°。在現(xiàn)有技術(shù)中mn2v2o7常用作鋰離子電池和鈉離子電池的正極材料，本發(fā)明首次發(fā)現(xiàn)了mn2v2o7材料的負(fù)熱膨脹性質(zhì)，擴(kuò)充了負(fù)熱膨脹材料，提供了一種寬溫域無機(jī)負(fù)熱膨脹材料。

12、此外，本發(fā)明中的負(fù)熱膨脹阻燃材料mn2v2o7可通過固相反應(yīng)法進(jìn)行制備，合成方法簡單、原材料成本低廉。

技術(shù)特征：

1.mn2v2o7材料作為負(fù)熱膨脹材料的應(yīng)用。

2.如權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，負(fù)熱膨脹材料的負(fù)熱膨脹溫度區(qū)間為69℃～497℃。

3.如權(quán)利要求2所述應(yīng)用，其特征在于，負(fù)熱膨脹材料的負(fù)熱膨脹系數(shù)為-4×10-6℃-1。

4.如權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，mn2v2o7材料是基于固相反應(yīng)法制備得到的。

5.如權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，mn2v2o7材料是按以下制備方法制備得到的：

6.如權(quán)利要求5所述應(yīng)用，其特征在于，mno粉末和v2o5粉末的純度均不低于99.9％。

7.如權(quán)利要求5所述應(yīng)用，其特征在于，每次固相反應(yīng)是在300℃～700℃的溫度下加熱處理6-24h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬領(lǐng)域，公開了一種寬溫域無機(jī)負(fù)熱膨脹材料及其合成方法，請求保護(hù)Mn<subgt;2</subgt;V<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;材料作為負(fù)熱膨脹材料的應(yīng)用。該Mn<subgt;2</subgt;V<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;材料可以基于固相反應(yīng)法制備得到。本發(fā)明首次揭示了Mn<subgt;2</subgt;V<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;材料的負(fù)熱膨脹性能，負(fù)熱膨脹溫度區(qū)間大：69℃～497℃，負(fù)熱膨脹系數(shù)達(dá)?4×10<supgt;?6</supgt;℃<supgt;?1</supgt;，是一種寬溫域無機(jī)負(fù)熱膨脹材料。Mn<subgt;2</subgt;V<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;材料不含有Hf、Dy、Lu、W等稀有金屬元素，負(fù)熱膨脹溫度區(qū)間大，可以與有機(jī)物、金屬、陶瓷等復(fù)合調(diào)節(jié)其熱膨脹系數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：羅裕波,楊君友,李優(yōu),熊天順,馬文遠(yuǎn),葛朗,劉棟杰,李鑫,姜慶輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15