层状晶体负热膨胀系数探讨

根据热力学和统计物理理论，应用德拜模型，求出石墨晶体的自由能。在此基础上导出石墨晶体热膨胀系数随温度变化的关系式。结果表明：对石墨晶体，除T＝OK外，在温度为15K和42K附近，热膨胀系数为零；在15－42K的温度范围内，它为负值；在较高温度范围内，它近似为常数。理论计算与实验结果相符，出现负热膨胀现象的原因在于层状晶体中，平面层中原子横向声振动对自由能有较大统计权，某些温度范围内，横向声振动会导致垂直平面层方向原子间距离随温度的变化情况与平面层方向的情况相反，出现膜效应。