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新材料技术

激光探测器是利用激光对目标进行探测指示、测距的仪器，并且还具有制导的功能，无论在军事应用方面，还是在科学技术、生产建设方面，都起着重要作用。由于工作环境的复杂性，激光探测器的服役过程中受环境温度影响，当环境温度发生变化时，大部分材料都会表现出正常的热膨胀，即热胀冷缩，材料的热膨胀会导致零件的大小和形状发生变化，对激光探测器光学系统的性能产生很大影响。为保证测量精度，要求激光发射光路、接收光路和激光瞄准光路始终共轴。在激光探测器中，光学镜片通常由镜架支撑，起到固定的作用，镜片一般为光学玻璃材料，而大多数镜架等光机械部件是由铝、黄铜或不锈钢等金属制品制成的，它们之间热膨胀系数不匹配，机械部件会对镜片产生热应力，间接的影响其光学性能。而当环境温度发生变化时，一个稳定的镜架将会改善光学系统的性能。因此需要尽量减小由于光机械部件热膨胀带来的影响。负热膨胀材料的发现为此带来了契机。可以将负热膨胀材料制备成热膨胀“缓冲区”器件，对热膨胀进行补偿，达到整体零膨胀效果，减小并消除两者之间的热应力，从而提高激光探测的精度。

性能指标： 可应用于激光探测器的脉冲激光光路中的负热膨胀器件，在-60～+60℃范围内，线膨胀系数αl优于-30 ppm/K。 技术优势： 将负热膨胀材料与光机械部件材料等结合，制备成规定的形状，通过线膨胀仪，精确得到复合材料的热膨胀系数，从而对材料热膨胀调控提供实验支撑，解决材料热膨胀不匹配问题，防止热膨胀影响脉冲激光光路的准直度，从而提高激光探测器测量精度。 成果亮点： 1. 计划申请国家发明专利及PCT国际专利各一项。 2. 技术先进性：本团队从事负热膨胀材料研究近二十年，在负热膨胀材料领域处于国际领先地位。激光探测器是利用激光对目标进行探测指示、测距的仪器，对激光光路精确度有很高的要求，材料的热膨胀会导致激光光路发生漂移，严重影响探测精度，本成果针对激光探测应用，制备具有巨大热膨胀系数的器件，作为热膨胀“缓冲区”，对热膨胀进行精确补偿，达到整体零热膨胀效果，从而提高激光探测的精度。

陈骏，教授，博导，北京科技大学数理学院院长，本团队现有教授2人，副教授4人，讲师1人，博士后1人，博士生、硕士生30余人。团队长期从事磁电功能材料结构及成分设计，热膨胀可控的功能材料及应用，新型能源存储与转换材料与器件研究。本团队在负热膨胀研究方向承担了多项科研项目，在Science、J. Am. Chem. Soc.、Phys. Rev. Lett.等学术期刊发表与功能材料相关学术论文百余篇。为开发满足市场应用需求的负热膨胀化合物，团队对不同体系的材料进行了系统的研究，体系涵盖氧化物、氟化物、金属间化合物、普鲁士蓝等。从化学键、晶体结构、局域结构、点阵动力学等方面研究了负热膨胀机理，实现了负热膨胀性能有效调控，并成功开发了多种具有应用潜力的负热膨胀新体系。

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