亚纳米通道水相变晶体

室温附近巨负热膨胀

通过受限水冰水相变实现体积守恒的巨负热膨胀，为热管理材料提供新机制。

Xue, Pan · Yuan, Jia · 翟璐 · 任小明

Small 2025

具体参数

负热膨胀系数

{'zh': '-345.3', 'en': '-345.3'} m K⁻¹

负热膨胀系数

{'zh': '-261.8', 'en': '-261.8'} m K⁻¹

技术优势

膨胀系数大一个数量级

负热膨胀系数达到 -345.3 m K⁻¹，是传统负热膨胀材料（如 ZrW2O8）的数十倍，补偿热膨胀的能力大幅提升。

室温附近体积守恒

相变是体积守恒的，没有常规固液相变的密度突变，内部应力分布更均匀，适合集成到精密器件中。

用水相变驱动

利用水的冰-水转变这一常见过程来产生巨负热膨胀，机理上可拓展到其他含水晶体体系。

应用场景

• 热管理材料：作为填料抵消器件受热膨胀，保持结构尺寸稳定。
• 低膨胀复合材料：与正膨胀材料复合，整体膨胀系数趋近于零。
• 量子热膨胀调控：通过室温水相变精细调控晶格热膨胀行为。