Dilatación térmica negativa
Estos materiales tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales en ingeniería, fotónica, electrónica, y en usos estructurales.
[1] La expansión térmica negativa se observa normalmente en sustancias cuyas moléculas están dispuestas en sistemas cuasi-cristalizados con interacciones direccionales (como el hielo o el grafeno) y en compuestos complejos (como Cu2O, ZrW2O8, beta-cuarzo, algunas zeolitas, etc.).
Aun así, en un artículo se ha expuesto que la dilatación térmica negativa (DTN) también se presenta en componentes con estructuras empaquetadas compactas con interacciones de un par de fuerzas central.
Debe notarse que los casos unidimensionales y multidimensionales son cualitativamente diferentes.
En 1D, la expansión térmica está constreñida solo por la desarmonía del potencial interatómico.
intervienen como condiciones para que se verifique la dilatación térmica negativa.
Hay muchas aplicaciones potenciales para materiales con propiedades de dilatación térmicas controladas.
La expansión térmica causa muchos problemas en ingeniería, y de hecho en vida diaria.
El hielo normal muestra comportamiento (DTN) en sus fases hexagonales y cúbicas en temperaturas muy bajas (por debajo de -200 °C).
[5] En su forma líquida, el agua pura también muestra dilatación térmica negativa por debajo de 3,984 °C.
Esto sitúa los átomos de escandio juntos en el material y lo contrae.
El agua también se expande significativamente a medida que la temperatura aumenta.
El punto de fusión del hielo es 0 °C a presión normal.
Por ejemplo, la presión ejercida por un patinador sobre hielo solo reduce el punto de fusión en aproximadamente 0,09 °C.
Estas propiedades del agua tienen consecuencias importantes en su papel en los ecosistemas de la Tierra.
El agua más profunda por debajo del hielo se mantiene todavía a 4 °C.
Aunque tanto el agua como el hielo son relativamente buenos conductores del calor, una capa gruesa de hielo y una capa gruesa de agua estratificada bajo el hielo ralentizan aún más la pérdida de calor del lago con relación a cuando estaba expuesto.
Esto proporciona esencialmente hielo de agua dulce a -1,9 °C en la superficie.
Este proceso genera las corrientes oceánicas que transportan esta agua lejos de los polos, lo que lleva a un sistema global de corrientes llamado circulación termohalina.
