MnM′X (M′ = Co, Ni; X = Ge, Si, etc.) alloys usually present a large volumetric change during the Martensitic (MA) transformation. This offers a great opportunity for exploring new negative thermal expansion (NTE) materials if the temperature interval of NTE can be extended. Here, we report colossal NTE in fine-powdered Mn0.98CoGe prepared by repeated thermal cycling (TC) through the MA transition or ball milling. Both treatments can expand the MA transformation, and thus broaden the NTE temperature window (ΔT). For the powders that have gone through TC for ten times, ΔT reaches 90 K (309 K–399 K), and the linear expansion coefficient (αL) is about −141 ppm/K, which rank among the largest values of colossal NTE materials. The difference between two kinds of treatments and the possible mechanisms of the extended MA transformation window are discussed based on the introduced strain.
References
1.
J.
Chen
, L.
Hu
, J. X.
Deng
, and X. R.
Xing
, Chem. Soc. Rev.
44
, 3522
–3567
(2015
).2.
K.
Kintaka
, J.
Nishii
, Y.
Kawamoto
, A.
Sakamoto
, and P. G.
Kazansky
, Opt. Lett.
27
, 1394
–1396
(2002
).3.
A.
Sakamoto
, T.
Matano
, and H.
Takeuchi
, IEICE Trans. Electron.
E83-C
, 1441
–1446
(2000
), see http://search.ieice.org/bin/summary.php?id=e83-c_9_1441.4.
T. A.
Mary
, J. S. O.
Evans
, T.
Vogt
, and A. W.
Sleight
, Science
272
, 90
–92
(1996
).5.
B. K.
Greve
, K. L.
Martin
, P. L.
Lee
, P. J.
Chupas
, K. W.
Chapman
, and A. P.
Wilkinson
, J. Am. Chem. Soc.
132
, 15496
–15498
(2010
).6.
R. J.
Huang
, Y. Y.
Liu
, W.
Fan
, J.
Tan
, F. R.
Xiao
, L. H.
Qian
, and L. F.
Li
, J. Am. Chem. Soc.
135
, 11469
–11472
(2013
).7.
Y. Y.
Zhao
, F. X.
Hu
, L. F.
Bao
, J.
Wang
, H.
Wu
, Q. Z.
Huang
, R. R.
Wu
, Y.
Liu
, F. R.
Shen
, H.
Kuang
, M.
Zhang
, W. L.
Zuo
, X. Q.
Zheng
, J. R.
Sun
, and B. G.
Shen
, J. Am. Chem. Soc.
137
, 1746
–1749
(2015
).8.
M.
Azuma
, W.-t.
Chen
, H.
Seki
, M.
Czapski
, S.
Olga
, K.
Oka
, M.
Mizumaki
, T.
Watanuki
, N.
Ishimatsu
, N.
Kawamura
, S.
Ishiwata
, M. G.
Tucker
, Y.
Shimakawa
, and J. P.
Attfield
, Nat. Commun.
2
, 347
(2011
).9.
K.
Nabetani
, Y.
Muramatsu
, K.
Oka
, K.
Nakano
, H.
Hojo
, M.
Mizumaki
, A.
Agui
, Y.
Higo
, N.
Hayashi
, M.
Takano
, and M.
Azuma
, Appl. Phys. Lett.
106
, 061912
(2015
).10.
I.
Yamada
, K.
Tsuchida
, K.
Ohgushi
, N.
Hayashi
, J.
Kim
, N.
Tsuji
, R.
Takahashi
, M.
Matsushita
, N.
Nishiyama
, T.
Inoue
, T.
Irifune
, K.
Kato
, M.
Takata
, and M.
Takano
, Angew. Chem., Int. Ed.
50
, 6579
–6582
(2011
).11.
K.
Takenaka
and H.
Takagi
, Appl. Phys. Lett.
87
, 261902
(2005
).12.
K.
Takenaka
, K.
Asano
, M.
Misawa
, and H.
Takagi
, Appl. Phys. Lett.
92
, 011927
(2008
).13.
R. J.
Huang
, L. F.
Li
, F. S.
Cai
, X. D.
Xu
, and L. H.
Qian
, Appl. Phys. Lett.
93
, 081902
(2008
).14.
X. Y.
Song
, Z. H.
Sun
, Q. Z.
Huang
, M.
Rettenmayr
, X. M.
Liu
, M.
Seyring
, G. N.
Li
, G. H.
Rao
, and F. X.
Yin
, Adv. Mater.
23
, 4690
(2011
).15.
C.
Wang
, L. H.
Chu
, Q. R.
Yao
, Y.
Sun
, M. M.
Wu
, L.
Ding
, J.
Yan
, Y. Y.
Na
, W. H.
Tang
, G. N.
Li
, Q. Z.
Huang
, and J.
Lynn
, Phys. Rev. B
85
, 220103
(2012
).16.
J. C.
Lin
, P.
Tong
, W.
Tong
, S.
Lin
, B. S.
Wang
, W. H.
Song
, Y. M.
Zou
, and Y. P.
Sun
, Appl. Phys. Lett.
106
, 082405
(2015
).17.
J. C.
Lin
, P.
Tong
, X. J.
Zhou
, H.
Lin
, Y. W.
Ding
, Y. X.
Bai
, L.
Chen
, X. G.
Guo
, C.
Yang
, B.
Song
, Y.
Wu
, W. H.
Song
, and Y. P.
Sun
, Appl. Phys. Lett.
107
, 131902
(2015
).18.
K.
Takenaka
and M.
Ichigo
, Compos. Sci. Technol.
104
, 47
–51
(2014
).19.
K.
Takenaka
, Sci. Technol. Adv. Mater.
13
, 013001
(2012
).20.
K.
Takenaka
, T.
Hamada
, D.
Kasugai
, and N.
Sugimoto
, J. Appl. Phys.
112
, 083517
(2012
).21.
R. J.
Huang
, Z.
Chen
, X. X.
Chu
, Z. X.
Wu
, and L. F.
Li
, J. Compos. Mater.
45
, 1675
–1682
(2011
).22.
L. M.
Sullivan
and C. M.
Lukehart
, Chem. Mater.
17
, 2136
–2141
(2005
).23.
K.
Takenaka
, M.
Ichigo
, T.
Hamada
, A.
Ozawa
, T.
Shibayama
, T.
Inagaki
, and K.
Asano
, Sci. Technol. Adv. Mater.
15
, 015009
(2014
).24.
K.
Koyama
, M.
Sakai
, T.
Kanomata
, and K.
Watanabe
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
43
, 8036
–8039
(2004
).25.
T.
Kanomata
, H.
Ishigaki
, T.
Suzuki
, H.
Yoshida
, S.
Abe
, and T.
Kaneko
, J. Magn. Magn. Mater.
140–144
, 131
–132
(1995
).26.
V.
Johnson
, Inorg. Chem.
14
, 1117
–1120
(1975
).27.
D.
Choudhury
, T.
Suzuki
, Y.
Kokura
, and Y.
Taguchi
, Sci. Rep.
4
, 7544
(2014
).28.
X. X.
Chu
, Z. X.
Wu
, C. J.
Huang
, R. J.
Huang
, Y.
Zhou
, and L. F.
Li
, Cryogenics
52
, 638
–641
(2012
).29.
R. R.
Wu
, F. R.
Shen
, F. X.
Hu
, J.
Wang
, L. F.
Bao
, L.
Zhang
, Y.
Liu
, Y. Y.
Zhao
, F. X.
Liang
, W. L.
Zuo
, J. R.
Sun
, and B. G.
Shen
, Sci. Rep.
6
, 20993
(2016
).30.
Y.
Liu
, F. R.
Shen
, M.
Zhang
, L. F.
Bao
, R. R.
Wu
, Y. Y.
Zhao
, F. X.
Hu
, J.
Wang
, W. L.
Zuo
, J. R.
Sun
, and B. G.
Shen
, J. Alloys Compd.
649
, 1048
–1052
(2015
).31.
C.
Suryanarayana
, Prog. Mater. Sci.
46
, 1
–184
(2001
).32.
V.
Šepelák
, S.
Bégin-Colin
, and G.
Le Caër
, Dalton Trans.
41
, 11927
–11948
(2012
).© 2016 Author(s).
2016
Author(s)
You do not currently have access to this content.
