由单硫化钐制成的元件具有更高的热弹性

由于热致材料变形而导致的微裂纹会损坏电子设备,因此可以使用加热时在各个方向均匀收缩的化合物来减少微裂纹。

当材料以不同的速率膨胀时,热量会损坏电子元件,从而导致破裂,最终导致故障。塑料元件和电路板也容易受到热损伤,因为它们的体积在加热和冷却循环过程中也会发生变化。日本名古屋大学的研究人员发明了一种化合物,一种材料,加热后,它会向各个方向均匀收缩。这种材料是单硫化钐,加入少量铈。这种化合物具有研究人员所说的负热膨胀特性,这意味着它在加热时会收缩。

名古屋大学磁性材料工程研究员Koshi Takenaka教授说:“对许多工程师来说,重要的是能够使用这种材料来减少由于热膨胀导致的设备故障。”研究人员认为象单硫化钐这种材料,当加入到组件中,可以减轻一些热诱导应力,并增加组件的寿命。

这种单硫化钐化合物,加少量铈,可制成微米级晶体粉末。据Takenaka和他的团队称,事实上它可以变成粉末,这使得它在广泛的电子应用中具有潜在的用途。

收缩原子            

该化合物的负热膨胀特性起作用是因为材料的晶体结构保持不变,但其原子之间的距离更近。研究人员认为,随着钐原子电子结构的变化,晶体结构变小,从而使它们收缩。原子内的电子移动到新的位置,使这种新的紧凑结构得以实现。

自20世纪60年代以来,人们就知道具有负热膨胀的材料,但其显示收缩行为的温度超出了典型的加热条件。另一个问题是,这些早期的材料在各个方向上也不会均匀收缩,因此材料只能持续几次加热和冷却循环。

为了克服这种不均匀的变化,并使温度范围达到某种有用的程度,名古屋的研究人员必须找到一种调整材料的方法,使其在更有用的温度下收缩。研究小组的解决方案是用另一种稀土元素取代一小部分的钐原子,基本上是掺杂单硫化物。铈是首选,因为它是丰富的,但其他稀土元素钕,镨和钇也可以使用。

当这种单硫化物被加热时,它不仅收缩,而且颜色从黑色变为金色。研究人员说,在环境压力下,这种单硫化物的各种稀土版本表现出高达8%的负热膨胀,这是非常重要的。这些化合物还有一个有用的温度范围,包括室温及以上。

Larry

作者:
Larry Feng

作者简介:

自1995年起,Larry在摩托罗拉半导体(后为飞思卡尔半导体)、亚德诺半导体(ADI)和易络盟电子(Element14)负责亚太区市场推广和在线销售。在为集成电路企业工作过的20多年间,撰写了大量的各类集成电路产品介绍和技术文章、行业分析等,为集成电路企业树立了良好的企业形象和品牌。

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