专利摘要
本发明涉及负热膨胀材料，特指一种具有超大负热膨胀的粉体及其制备方法；所述粉体的分子式为Mn3Zn0.5Ag0.5N，由Mn，Zn，Ag，N元素组成，其原子比为：Mn：Zn：Ag：N=6：1：1：2，其晶体结构为反钙钛矿立方结构，在298K≤T≤316K，其平均线负热膨胀系数为-81×10-6/K；此材料具有良好的导电导热性能，化学稳定强，机械强度高，制备工艺简单，因此在航空航天，电子元件，光学元件和光纤通信等领域具有广阔的应用前景。
权利要求
1.一种具有超大负热膨胀的粉体，其特征在于：所述粉体的分子式为Mn3Zn0.5Ag0.5N，由Mn，Zn，Ag，N元素组成，其原子比为：Mn：Zn：Ag：N=6：1：1：2，其晶体结构为反钙钛矿立方结构，在298 K≤T≤316K，其平均线负热膨胀系数为-81×10-6/K。
2.如权利要求1所述的一种具有超大负热膨胀的粉体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）称取锰粉以及氧化锌粉末，摩尔比为ZnO：Mn=1:3，然后将其放入管式炉中，在流动氨气的气氛下，升温至750℃，保温10小时，随炉冷却，合成Mn3ZnN粉末；
（2）称取锰粉以及氧化银粉末，摩尔比为Ag2O：Mn=1:6，然后将其放入管式炉中，在流动氨气的气氛下，升温至350℃，保温10小时，随炉冷却，合成Mn3AgN粉末；
（3）按照摩尔比Mn3ZnN:Mn3AgN=1：1，称取Mn3ZnN粉和Mn3AgN粉，混合均匀，在玛瑙研钵中研磨过筛；
（4）将粉末样品均匀倒入小瓷舟中，再将小瓷舟放入石英管中并同时抽真空，然后密封石英管；
（5）将石英管放进管式炉中，升温至850℃，保温20小时，冷却至室温，关闭电源，随炉冷却至室温，即得到目标产物Mn3Zn0.5Ag0.5N。
3.如权利要求2所述的一种具有超大负热膨胀的粉体的制备方法，其特征在于：所述锰粉的质量百分含量为：99.9%；所述氧化锌粉末的质量百分含量为：99.7%；所述氧化银粉末的质量百分含量为：99.7%。
4.如权利要求2所述的一种具有超大负热膨胀的粉体的制备方法，其特征在于：所述步骤1和步骤2的升温速率为10℃/分钟；氨气的体积百分含量为≥99.999%。
5.如权利要求2所述的一种具有超大负热膨胀的粉体的制备方法，其特征在于：所述步骤3的研磨过筛指研磨过200目筛。
6.如权利要求2所述的一种具有超大负热膨胀的粉体的制备方法，其特征在于：所述步骤4中的抽真空指抽真空至10-5Pa。
说明书
技术领域
本发明涉及负热膨胀材料，特指一种具有超大负热膨胀的粉体及其制备方法；具体涉及一种锰氮化合物Mn3Zn0.5Ag0.5N，其在室温附近具有超大负热膨胀性，其热膨胀系数的绝对值达到10-5数量级；此材料具有良好的导电导热性能，化学稳定强，机械强度高，制备工艺简单，因此在航空航天，电子元件，光学元件和光纤通信等领域具有广阔的应用前景。
背景技术
材料受热出现体积收缩，称之为负热膨胀现象，负热膨胀材料从20世纪开始受到国际上的关注，是一种特殊的新型功能材料；负热膨胀材料的应用可以减小温度对元器件的影响，消除热膨胀导致的内应力破坏，提高设备的性能及精度，延长使用寿命，例如，负热膨胀材料可用于制造精密光学仪器，如望远镜、激光设备、光纤通讯等系统的精确光聚焦与光路准直，使其不受温度涨落的影响；高精密光学镜的表面采用零膨胀材料作涂层，可防止因温度变化而引起光学性能降低，此外，在电子工业中，可控热膨胀材料可与基体硅的热膨胀匹配，控制印刷线路板和散热片的热膨胀。
1995年，Sleight研究小组发现了负热膨胀材料ZrW2O8，此后，负热膨胀材料成为材料科学中的一枝奇葩，迄今已研究开发出AM2O7(M=V，P)、AM2O8、A2M3O12(M=W，Mo)、M(CN)2以及Mn3AN(A=Ge，Cu，Zn，Sn等)系列，其中Mn3AN系列更是近十年内研究的热点；此类负热膨胀材料与其他系列相比有很大的优势，可通过在A位掺杂元素来调控材料的热膨胀系数，且以单相物质就可达到近零膨胀，制备工艺简单，并且具有良好的物理性能，应用更加广泛；目前所发现的Mn3AN负热膨胀材料，其负热膨胀系数大约在-5~-38×10-6/K，如Mn3Zn0.6Sn0.4N其热膨胀系数是目前为止最大的，在410-440K达到α=-38×10-6/K，我们通过用Ag掺杂Mn3ZnN化合物得到一种在室温附近具有超大负热膨胀系数的粉体，其热膨胀系数大约为-81×10-6/K，这种材料的热膨胀系数比现有发现的所有锰氮化合物负热膨胀材料的热膨胀系数大一倍多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在一定温度范围区间具有超大负热膨胀系数，其负热膨胀系数达到-81×10-6/K的Mn3Zn0.5Ag0.5N粉体，是目前为止具有最大负热膨胀系数的锰氮化合物，该材料可用于航空航天，微电子器件，光信息传播器件和建筑材料等领域。
本发明一种具有负热膨胀特性的反钙钛矿结构的粉体材料，其分子式为Mn3Zn0.5Ag0.5N，由Mn，Zn，Ag，N元素组成，其原子比为Mn：Zn：Ag：N=6：1：1：2，其晶体结构为反钙钛矿立方结构。
本发明中的Mn3Zn0.5Ag0.5N粉体材料，在298 K≤T≤316K，根据平均线热膨胀系数的计算公式α＝ΔL/(LΔT)，ΔL为温度T1和T2间试样长度的变化（T1﹤T2）；L为试样的原始长度；ΔＴ为温度T2和T1间的温度差，其平均线负热膨胀系数为-81×10-6/K，较已发现的负热膨胀材料的热膨胀系数大一倍左右，如图1所示。
本发明一种具有超大负热膨胀特性的Mn3Zn0.5Ag0.5N粉体材料的制备方法，它包括以下步骤：
（1）称取纯度为99.9%的锰粉以及99.7%的氧化锌粉末，摩尔比为ZnO：Mn=1:3，然后将其放入管式炉中，在流动的高纯氨气（≥99.999%）的气氛下，以10℃/分钟的速率升温至750℃，保温10小时，随炉冷却，合成Mn3ZnN粉末；
（2）称取纯度为99.9%的锰粉以及99.7%的氧化银粉末，摩尔比为Ag2O：Mn=1:6，然后将其放入管式炉中，在流动的高纯氨气（≥99.999%）的气氛下，以10℃/分钟的速率升温至350℃，保温10小时，随炉冷却，合成Mn3AgN粉末；
（3）按照摩尔比Mn3ZnN:Mn3AgN=1：1，称取Mn3ZnN粉和Mn3AgN粉，混合均匀，在玛瑙研钵中研磨过筛；
（4）将粉末样品均匀倒入小瓷舟中，再将小瓷舟放入石英管中并同时抽真空，然后密封石英管；
（5）将石英管放进管式炉中，升温至850℃，保温20小时，冷却至室温，关闭电源，随炉冷却至室温，即得到目标产物Mn3Zn0.5Ag0.5N。
本发明具有如下优点：本发明一种具有超大负热膨胀特性的反钙钛矿结构粉体材料，它在298 K≤T≤316K，其平均线负热膨胀系数为-81×10-6/K，较已发现的负热膨胀材料的热膨胀系数大近一倍左右；该类材料的负热膨胀是各向同性的，结构很稳定，这种材料还具有良好的导电导热性能；较高的机械强度；原料来源丰富，且制备条件易实现。
附图说明
图1为Mn3Zn0.5Ag0.5N粉体材料经TMA测试的试样长度随温度变化曲线。
具体实施方案
本发明一种具有极微负热膨胀特性的具有反钙钛矿结构的粉体材料，其分子式为Mn3Zn0.5Ag0.5N，由Mn，Zn，Ag，N元素组成，其原子比为Mn：Zn：Ag：N=6：1：1：2，其晶体结构为反钙钛矿立方结构。
本发明中的Mn3Zn0.5Ag0.5N粉体材料，在298 K≤T≤316K，其平均线负热膨胀系数为-81×10-6/K，较已发现的负热膨胀材料的负热膨胀系数大近一倍左右，本发明发现的负热膨胀行为为各向同性，其负热膨胀性能温度区间在室温以上。
本发明一种具有负热膨胀特性的Mn3Zn0.5Ag0.5N粉体材料的制备方法，它包括以下步骤：
(1）称取纯度为99.9%的锰粉以及99.7%的氧化锌粉末，摩尔比为ZnO：Mn=1:3,然后将其放入管式炉中，在流动的高纯氨气（99.999%）的气氛下，以10℃/分钟的速率升温至750℃，保温10小时，随炉冷却，合成Mn3ZnN粉末；
（2）称取纯度为99.9%的锰粉以及99.7%的氧化银粉末，摩尔比为Ag2O：Mn=1:6,然后将其放入管式炉中，在流动的高纯氨气（99.999%）的气氛下，以10℃/分钟的速率升温至350℃，保温10小时，随炉冷却，合成Mn3AgN粉末；
（3）按照摩尔比Mn3ZnN:Mn3AgN=1：1，称取Mn3ZnN粉和Mn3AgN粉，混合均匀，在玛瑙研钵中研磨过200目筛；
（4）将粉末样品均匀倒入小瓷舟中，再将小瓷舟放入石英管中并同时抽真空至10-5Pa，然后密封石英管；
（5）将石英管放进管式炉中，升温至850℃，保温20小时，冷却至室温，关闭电源，随炉冷却至室温，即得到目标产物Mn3Zn0.5Ag0.5N。
一种具有超大负热膨胀的粉体及其制备方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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