【复材资讯】宁波材料研究所，Nature！

04-23 08:26

选题背景

由于其热学和电化学特性的复杂相互作用，材料中的结构混乱现象产生了许多有趣的现象。氧还原（OR）电化为突破容量极限提供了新的概率，但同时也引发了由于电化学可逆性降低而引起的结构混乱现象。

Gr依赖于传统的固态热膨胀解释üneisen参数方程关系将膨胀系数与晶格的非谐性联系起来。然而，这种模式可能不适用于OR材料，因为氧还原材料中尚未探索的动态混乱-有序变化。

在这项研究中，中国科学院宁波材料技术与工程研究所刘兆平研究员团队联合美国芝加哥大学孟颖教授团队、张明浩教授等人透露，OR活性材料中存在负热膨胀，其膨胀系数为−14.4(2) × 10−6 °C−并且将其归因于热驱动的无序-有序变化。氧气还原行为的调节不仅可以精确控制材料的热膨胀系数，而且可以为零热膨胀功能材料的设计建立一个实用的框架。上述结果在“Nature在期刊上发表了一篇名为“”的杂志Negative thermal expansion and oxygen-redox electrochemistry"最新论文。

此外，作者还展示了材料的结构混乱，可以通过电化学驱动来恢复。通过调节截止电压和放电电压变化的评估，材料具有近100%的结构恢复潜力。这一发现为恢复OR活性材料在运行过程中的原始状态提供了一种新的方法，并提出了一种新的缓解电压衰减的策略。

研究亮点

试验首次揭露了氧还原（OR）在活性材料中出现负热膨胀现象，其膨胀系数为−14.4(2) × 10−6 °C−并且将其归因于热驱动的无序-有序变化。

通过对不同材料热膨胀行为的系统研究，发现NTE是OR活性材料中常见的特征，NTE指数的大小与OR电化学行为有着显著的相关性。材料的热膨胀系数可以通过调节OR活性来精确调节。

3.通过分析氧还原电化学过程，实验提出了基于电化学驱动的无序-有序转换策略。这种策略不仅实现了OR活性材料的结构恢复，还提供了控制材料零热膨胀的新方法。（ZTE）特点。

4.通过调节电压截至值，测试评估了材料放电电压的变化，表明OR活性材料可以通过电化学过程实现近100%的结构恢复，为解决电压衰减问题提供了新的途径。

图文解读

图1：氧还原电化学是通过负热膨胀检测的。

图2：在去锂化状态下，通过调节氧还原电化学来调节热膨胀系数。

图3：零热膨胀材料是通过调节氧还原电化学设计的。

图4：电化驱动的无序-有序变化。

结论展望

通过对温度变化引起的局部结构动态变化的实时监测，本文实现了可逆氧还原（OR）负热膨胀活性材料（NTE）对结构特征的定量理解。研究不仅揭示了结构混乱在热驱动的无序-有序变化中的作用，而且揭示了它与材料OR活性的关系。

随后的探索发现，通过调整材料的无序水平，可以对其OR活性进行精细调节，进而对其进行零热膨胀设计。（ZTE）功能性材料开辟了新的方向。值得注意的是，OR活性材料的结构和电压运行过程中恢复的独特方法是通过电化学驱动的无序有序变化。这一发现强调了解电化学与热化学性质之间复杂相互作用的重要性，并为下一代设计韧性和智能材料提供了方法论支持。

免责声明:中国复合材料协会微信微信官方账号发布的文章仅用于复合材料理论知识和市场信息的交流与分享，不用于任何商业目的。如果任何个人或组织对文章版权或其内容的真实性和准确性有疑问，请尽快联系我们。我们会及时处理。

继续滚动阅读下一个轻触阅读原文。