芝加哥大學和加州大學聖地牙哥分校的科學家發現了一種特殊的材料，它們與大多數材料不同，這些材料受熱時會收縮，受壓時會膨脹，甚至在施加適當的電荷後會恢復到原始狀態。

這項研究的重點是氧-氧化還原(OR) 材料，這類材料可以幫助電池儲存更多能量，但由於結構無序，通常會出現穩定性問題。

作為長期合作的一部分，芝加哥大學普利茲克分子工程學院Y. Shirley Meng教授實驗室的研究人員與加州大學聖地牙哥分校的訪問學者發現，亞穩態氧-氧化還原活性材料中存在負熱膨脹，這似乎違反了熱力學定律。

在正常狀態下，這些材料遵循通常的熱力學規則。但在所謂的「亞穩態」（一種暫時的平衡）下，它們的行為則相反。 「受熱時，材料會收縮而不是膨脹，」發表在《自然》雜誌上的這項研究的資深作者Shirley Meng教授說。這與材料結構內部所謂的無序-有序轉變有關。研究團隊記錄到的熱膨脹率為-14.4(2) × 10⁻⁶ °C⁻¹，這意味著材料在升溫時實際上會收縮。這與一種名為Grüneisen關係的常見理論相悖，該理論通常用於解釋材料受熱膨脹的原因。

在壓力方面，當他們擠壓這種物質時，它不僅沒有變小，反而膨脹了。 研究也發現，電流可以重置材料的結構。透過調整電壓極限，他們幾乎恢復了100%的原始結構和性能。這對於電池技術，尤其是電動車（EV）來說，具有巨大的潛力。 如果用這種材料用於電池，或許可以做一個能用電壓恢復原始狀態的電池。

這項研究或許能研發出零熱膨脹的材料，用於從建築到飛機等各種領域。張教授指出：「以每一棟建築為例，你肯定不希望構成不同部件的材料體積頻繁變化。」

隨著研究的深入，團隊希望了解如何利用氧化還原化學進一步控制這些效應並擴大實際應用，他們的最終目標之一正是將這些材料從研究成果轉化為產業化。