日本一研究稱解開因瓦合金低溫不膨脹之謎
2011年08月05日 13:57 5288次瀏覽 來源： 新華網(wǎng) 分類： 新技術(shù)
因瓦合金的熱膨脹系數(shù)極低，能在很寬的溫度范圍內(nèi)保持固定長度。日本研究人員日前發(fā)表論文說，量子波動是因瓦合金在低溫條件下不膨脹的原因。
因瓦合金也叫“不變鋼”，是一種鐵鎳合金，它的熱膨脹系數(shù)極低，在從極低溫度到超過室溫這樣很寬的溫度范圍內(nèi)都能保持固定長度，適合做測量元件。瑞士物理學(xué)家紀(jì)堯姆１８９７年發(fā)現(xiàn)了這種奇異的合金，并憑借此成果獲得１９２０年諾貝爾物理學(xué)獎。
日本自然科學(xué)研究機(jī)構(gòu)分子科學(xué)研究所日前發(fā)布公報說，因瓦合金在室溫以上環(huán)境中不膨脹的原因有科學(xué)解釋，但在低溫狀態(tài)下不膨脹，過去一直沒有合理解釋。
公報說，科學(xué)家魏斯１９６３年用一個簡單的模型成功解釋了“因瓦效應(yīng)”，合金里的鐵原子有兩種狀態(tài)：一種是原子半徑大且能量穩(wěn)定的高自旋狀態(tài)，另一種是原子半徑小且不穩(wěn)定的低自旋狀態(tài)。伴隨著溫度的上升，低自旋狀態(tài)的密度增加，原子想要收縮，而另一方面溫度升高使原子的熱振動更加激烈，物質(zhì)原子間的距離就會拉大，以避免原子之間的碰撞。“因瓦效應(yīng)”就是上述兩種效果正好相抵消，合金就不會膨脹。魏斯的模型到目前仍被廣泛認(rèn)可，但是這個模型只能說明，因瓦合金為何在室溫以上的環(huán)境下不膨脹，沒有充分揭示其在低溫條件不膨脹的原因。
自然科學(xué)研究機(jī)構(gòu)分子科學(xué)研究所教授橫山利彥等人利用同步輻射加速器產(chǎn)生的射線束以及Ｘ射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（ＸＡＦＳ）分光法，詳細(xì)分析了因瓦合金中的鐵原子和鎳原子的原子間距離隨溫度變化而產(chǎn)生的變化，測定了鐵和鎳局部的熱膨脹，并進(jìn)行了基于魏斯模型的經(jīng)典力學(xué)計(jì)算。研究結(jié)果表明，低溫環(huán)境下的“因瓦效應(yīng)”不遵循魏斯模型，其主要成因是量子波動。
公報說，因瓦合金具備非常有用的特性，探明帶來這種特性的機(jī)制，將有助于今后的材料研發(fā)。
責(zé)任編輯：TT
如需了解更多信息，請登錄中國有色網(wǎng)：www.yemianfei8.com了解更多信息。
中國有色網(wǎng)聲明：本網(wǎng)所有內(nèi)容的版權(quán)均屬于作者或頁面內(nèi)聲明的版權(quán)人。
凡注明文章來源為“中國有色金屬報”或 “中國有色網(wǎng)”的文章，均為中國有色網(wǎng)原創(chuàng)或者是合作機(jī)構(gòu)授權(quán)同意發(fā)布的文章。
如需轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載方必須與中國有色網(wǎng)（ 郵件：cnmn@cnmn.com.cn 或 電話：010-63971479）聯(lián)系，簽署授權(quán)協(xié)議，取得轉(zhuǎn)載授權(quán)；
凡本網(wǎng)注明“來源：“XXX（非中國有色網(wǎng)或非中國有色金屬報）”的文章，均轉(zhuǎn)載自其它媒體，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不構(gòu)成投資建議，僅供讀者參考。
若據(jù)本文章操作，所有后果讀者自負(fù)，中國有色網(wǎng)概不負(fù)任何責(zé)任。
