Page 59 - 《精细化工》2020年第8期

第 8 期 鲍 艳，等: VO 2 相变温度及性能的影响因素与应用研究进展 ·1557·

3 VO 2 热致相变性能的应用进展 如图 4 所示 [42] ，具有优异的热致光响应性能，可以
实现调节室内光线强度、降低制冷制热能耗的目的，
VO 2 由于相变温度的存在，在低温下可使红外 因此在智能窗领域极具应用前景。
光透过，高温下对红外光表现出强烈的反射作用，

图 4 VO 2 智能调温作用示意图 [42]
[42]
Fig. 4 Schematic diagram of intelligent thermostat of VO 2

PETUKHOVA 等 [43] 采用四方相 SnO 2 对 VO 2 进 基于膜层结构选择和光学优化设计，CHANG
行表面改性，然后将改性后的粉末成功应用于智能 等 [46] 通过磁控溅射在玻璃表面构筑了 Cr 2 O 3 /VO 2 双
玻璃涂层中。CHAI 等 [44] 通过超声分散和高速搅拌 层膜，底层 Cr 2 O 3 不仅为 VO 2 的生长提供了模板，
制备了一种单斜相 VO 2 浆料，然后采用自旋涂覆法 而且作为抗反射层提高了可见光透过率，Cr 2 O 3 /VO 2
将其制备成为 VO 2 薄膜，该薄膜具有较高的可见光 双层膜的太阳能调控能力为 12.2%，可见光透过率
透过率（67.7%）、太阳能调控能力（12.5%）和较 为 46.0%，相较 VO 2 单层膜分别提升了 56.4%和
低的雾度（5.8%）。CHENG 等 [45] 为提高 VO 2 薄膜的 26.4%。在此基础上，该团队 [47] 进一步通过磁控溅
光学性能，在有效介质理论的基础上，首次将双靶 射法在玻璃 表面制备 了 Cr 2 O 3 /VO 2 /SiO 2 三层 膜
磁控溅射法引入到石英表面制备了 VO 2 /SiO 2 复合 （CVS）结构，其可见光透过率达 54.0%，太阳能
膜，发现其最小晶粒尺寸为 45 nm，复合薄膜的可 调控能力达 16.1%。同时，由于 SiO 2 层的存在，CVS
见光透过率为 50%，在半导体相中对 2 μm 波长红外 结构具有优异的环境稳定性，在 60 ℃和 90%相对
光的透过率为 65%，在金属相中对红外光的透过率 湿度的苛刻条件下进行 1000 h 老化试验，CVS 结构
下降到 24%，开关效率为 63%。ZHANG 等 [22] 将 依然保持良好的热致变色效果。另外，在大气环境
22 nm 的 VO 2 纳米颗粒制备成薄膜，发现这种薄膜 下高低温循环 4000 次，其热致变色效果也保持不
的雾度可下降到 1.9%，太阳能调控能力达到 12.4%， 变。通过模拟建筑实验，发现使用该玻璃可显著降
可见光透过率达到 62.7%，具有良好的热致变色性能。 低夏天的室内温度，减少制冷空调能耗（见图 5）。

图 5 节能模型设计示意图（a）；使用 CVS 镀层的玻璃与使用空白玻璃作为房屋模型的房顶时，在相同的红外辐射下，
两者房屋内的温度变化曲线（b）；上述两种房屋模型在红外辐射下的热成像图（c） [47]
Fig. 5 Schematic diagram of energy-saving model (a), temperature change curves in both houses under the same infrared
radiation, which roofs were covered with CVS coated glass and blank glass, respectively (b), and thermal imaging of
the above two house models under infrared radiation (c) [47]