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负热膨胀材料可与一般材料复合成低热或零膨胀材料，广泛应用于电子器件、印刷线路板、感光基片、低温热电偶、生物医学传感器等许多领域。本文在全面分析负热膨胀产生的机理和新型负热膨胀材料研究进展的基础上，利用常温和变温的X射线衍射和中子衍射技术研究了样品的晶体结构和本征热膨胀性能。运用程序FullProf和GSAS对衍射数据进行分析，研究晶体结构和热膨胀性能之间的相互关系。主要研究内容及结果如下：
1.系统地研究了化合物Er2-xLnxW3O12(Ln=Nd，Ce和Sm)的晶体结构和热膨胀性能。X射线衍射的Rietveld精修结果显示化合物Er2-xLnxW3O12(Ln=Nd(x=0.0-0.5和x=1.4-2.0)，Ce(x=0.0-0.4和x=1.5-2.0)和Sm(x=0.0-0.5和x=0.6-2.0))形成单相化合物。x含量比较低的化合物具有Er2W3O12的正交结构，空间群Pnca；而x含量比较高的化合物具有空间群为C2/c的单斜结构。化合物的晶胞参数a，b，c和晶胞体积V随Nd，Ce或Sm含量的增加而几乎线性增加。正交结构化合物Er2-xLnxW3O12(Ln=Nd，Ce和Sm)在200-800℃之间具有良好的负热膨胀性能。而且随着Ln含量的增加，化合物的负热膨胀性能增强。单斜结构化合物Er2-xLnxW3O12(Ln=Nd，Ce和Sm)在25-800℃之间呈现正常的热膨胀性能。
2.研究了钼酸盐Ho2-xLnxMo4O15(Ln=Er,Sm和Ce)和Dy2-xLnxMo4O15(Ln=Ho，Gd和Sm)的晶体结构和热膨胀性能，并对其热膨胀机理进行了探讨。(1)化合物Ho2-xLnxMo4O15(Ln=Er(x=0.0-2.0)，Sm(x=0.0-0.6)和Ce(x=0.0-0.25))是空间群为P21/c的单斜结构。化合物Ho2-xLnxMo4O15的晶胞参数a,b，c和晶胞体积V随Er含量的增加而降低，而随着Sm和Ce含量的增加而增加。(2)化合物Dy2-xLnxMo4O15(Ln=Ho(x=0.0-2.0)，Gd(x=0.0-0.9)和Sm(x=0.0-0.4))是空间群为P21/c的单斜结构。化合物Dy2-xLnxMo4O15的晶胞参数a，b，c和晶胞体积V随Ho含量的增加而线性降低，而随着Gd和Sm含量的增加而几乎线性增加。在室温至500℃的温度范围内，这些钼酸盐均具有正常的热膨胀行为。Mo(1)O4四面体上的O14与Mo(2)原子之间形成弱的作用力；弱键Mo(2)-O14的键长随温度的变化决定了其热膨胀性能。
3.研究了Cr3+取代对化合物Er2-xCrxMo3O12的晶体结构和热膨胀性能的影响。化合物Er2-xCrxMo3O12(x=0.0-0.6)具有空间群为Pnca的正交结构。化合物的晶胞参数a，b，c和晶胞体积V随Cr3+含量的增加而减小。化合物Er2-xCrxMo3O12在200-800℃之间具有负热膨胀性能。随着Cr3+含量的增加，化合物的负热膨胀性能减弱，有望获得零膨胀材料。