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자성 금속간화합물 재료에서 "열수축·냉팽창" 효과 발견
  • 등록일2020.07.15
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베이징과학기술대학, 베이징대학 주청궁(祝成功) 연구팀은 안정 상태 강자기장 실험장치 변온 X-선 회절계로 자성 금속간화합물의 구조 및 열역학적 성질 연구를 기반으로 해당 시스템에 비교적 강한 선형 네거티브 열팽창(Negative thermal expansion) 효과가 존재함을 발견했다. 해당 성과는 "Inorganic Chemistry"에 게재됐다.
대부분 재료는 열팽창·냉수축 성질을 보유하고 있다. 하지만 온도의 상승에 따라 일부분 재료의 부피는 이와 반대로 수축되는 네거티브 열팽창 성질을 나타낸다. 네거티브 열팽창 재료와 포지티브 열팽창(Positive thermal expansion) 재료를 복합화하여 재료의 팽창계수를 조절할 수 있고 심지어 제로 팽창(온도 변화에 따라 열팽창·냉수축 효과가 발생하지 않음)을 달성할 수 있기에 최근 네거티브 열팽창 재료는 관심사로 떠오르고 있다. 네거티브 열팽창 재료는 또한 항공, 정밀기계, 마이크로나노 전자, 광학 소자 등 분야에서 중요한 응용 가치가 있다.
자성 금속간화합물 재료는 높은 상변화 온도를 보유하고 있을 뿐만 아니라 그 중의 원소 공격자점(Vacancy)을 통해 해당 재료를 조절할 수 있다. 연구팀은 변온 X-선 회절계로 연구를 수행하여 화학적 압력 조절을 통해 상변화 온도 부근의 온도 영역에 선형 네거티브 열팽창 성질을 지닌 영역이 생성됨을 발견했다. 연구에 의하면 해당 시스템의 네거티브 열팽창 성질은 자기 부피 효과(magneto-volume effect) 즉 자발적 자화강도의 변화로 인한 재료 단위격자(Unit cell) 부피 변화에서 비롯됨과 아울러 부피 변화는 자화강도의 제곱과 정비례한다.

정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/7/442745.shtm