近日，中国科学院合肥物质科学研究院童鹏研究员课题组显着改善了Cu2P2O7的负热膨胀(NTE)效应，这是一种新的但优异的NTE材料，制备了具有高比热导率和良好切削加工性的零热膨胀(ZTE)Cu2P2O7/2024Al复合材料。

研究成果发表在《JournalofMaterialsScience&Technology》和《CeramicsInternational》上。

随着高科技领域的进步，精密设备的尺寸已经无法调整。然而，随温度变化的热膨胀是许多常用材料的基本特性，但难以控制。将NTE材料与普通正热膨胀材料相结合是生产ZTE材料的有效途径。

在这项研究中，研究人员发现，提高烧结温度可以改善Cu2P2O7的NTE影响(在250-350K时从-13.88ppm/K提高到-36.6ppm/K)。Cu2P2O7中桥氧原子的振动引起NTE效应。

温度依赖性X射线粉末衍射、温度依赖性中子粉末衍射和X射线近边缘吸收结构的结果表明，在较低温度下制备的Cu2P2O7具有更多的氧空位，导致较弱的相变和NTE影响。

以增强Cu2P2O7为增强体，在快速热压烧结装置中采用粉末冶金方法制备了一系列Cu2P2O7/2024Al复合材料。添加高达50%Cu2P2O7体积的复合材料表现出ZTE(273-333K时为-0.014ppm/K)。

与其他报道的各向同性ZTE材料相比，该ZTE复合材料具有3.41g/cm-3的低密度和49.7WK-1m-1的高导热率，从而具有高比导热率。

此外，其弯曲强度可达205MPa，并且由于Cu2P2O7和2024Al的模量匹配以及良好的界面结合，该复合材料具有良好的切削加工性。

论文第一作者谢露露表示：“我们的研究为复合材料提供了一种良好的候选NTE材料，并提供了一种综合性能优良的ZTE复合材料，有望应用于尺寸稳定性要求高的高科技领域。”

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