負(fù)熱膨脹材料及β-鋰霞石研究進(jìn)展及應(yīng)用前景

錢(qián) 潛，劉小康，王路路，石倩倩，杜潤(rùn)生，周新軍

(1.中建材蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，蚌埠 233010；2.蘭陵縣益新礦業(yè)科技有限公司，臨沂 277700；3.信義節(jié)能玻璃(蕪湖)有限公司，蕪湖 241000)

隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，高頻高速、多功能化、薄型化、輕型化及多層集成化已成為集成電路、高密度互連印刷電路、導(dǎo)電框架、半導(dǎo)體支撐板等領(lǐng)域的常規(guī)要求。精密光學(xué)器件、精密測(cè)量?jī)x器、航空航天等領(lǐng)域也要求材料具有極高的抗熱沖擊性及高熱穩(wěn)定性。材料制備的工器件面臨比以往更為極端的工作環(huán)境、復(fù)雜多變的高熱沖擊考驗(yàn)，界面復(fù)合材料熱匹配特性、抗熱沖擊能力及熱應(yīng)力控制已成為行業(yè)難題。為防止因外力、加工工藝、環(huán)境等溫度變化引起應(yīng)力集中、器件失效，解決不同材料間熱變形能力不匹配、層間熱應(yīng)力失效問(wèn)題進(jìn)而開(kāi)發(fā)近零熱膨脹材料是一種特別有效途徑。

實(shí)現(xiàn)近零熱膨脹主要通過(guò)兩種方式：一種是通過(guò)尋找具有零熱膨脹性能或超低熱膨脹特性的自然界現(xiàn)存材料，如自然界中具有負(fù)熱膨脹特性的冰、極低熱膨脹系數(shù)的熔融石英、陶瓷等；另一種采用負(fù)熱膨脹材料與正熱膨脹材料復(fù)合，利用復(fù)合材料的疊加效應(yīng)來(lái)達(dá)到特定溫域內(nèi)零熱膨脹目的。為達(dá)成第二種方案，尋找具有負(fù)熱膨脹特性的材料成為關(guān)鍵。

1 負(fù)熱膨脹材料的熱縮機(jī)理

材料的熱膨脹性表現(xiàn)為線性熱膨脹系數(shù)和體積熱膨脹系數(shù)，分別代表材料沿著某一方向的長(zhǎng)度或體積隨著溫度變化而變化的程度，可準(zhǔn)確定量表征材料熱脹冷縮特性[1]。……