Okna přispívají až 60 % ke ztrátě energie v budovách.V horkém počasí jsou okna vyhřívaná zvenčí, vyzařující tepelnou energii do budovy.Když je venku zima, ohřívají se okna zevnitř a ta vyzařují teplo do venkovního prostředí.Tento proces se nazývá radiační chlazení.To znamená, že okna nejsou účinná při udržování tepla nebo chladu v budově, jak by bylo potřeba.

Bylo by možné vyvinout sklo, které by samo o sobě dokázalo zapnout nebo vypnout tento radiační chladicí efekt v závislosti na své teplotě?Odpověď je ano.

Wiedemann-Franzův zákon říká, že čím lepší je elektrická vodivost materiálu, tím lepší je tepelná vodivost.Výjimkou je však materiál oxidu vanadičitého, který se tomuto zákonu neřídí.

Vědci přidali na jednu stranu skla tenkou vrstvu oxidu vanadičitého, sloučeniny, která se při teplotě kolem 68 °C mění z izolantu na vodič.Oxid vanadičitý (VO2)je funkční materiál s typickými vlastnostmi tepelně indukovaného fázového přechodu.Jeho morfologie může být převedena mezi izolantem a kovem.Při pokojové teplotě se chová jako izolant a při teplotách nad 68°C jako kovový vodič.To je způsobeno tím, že její atomová struktura se může při teplotách nad 68 °C přeměnit z krystalové struktury při pokojové teplotě na kovovou strukturu a přechod nastává za méně než 1 nanosekundu, což je výhoda pro elektronické aplikace.Související výzkumy vedly mnoho lidí k přesvědčení, že oxid vanadičitý se může stát revolučním materiálem pro budoucí elektronický průmysl.

Vědci ze švýcarské univerzity zvýšili teplotu fázového přechodu oxidu vanadičitého nad 100 °C přidáním germania, materiálu ze vzácných kovů, do filmu oxidu vanadičitého.Udělali průlom v RF aplikacích, kdy poprvé použili oxid vanadičitý a technologii přepínání fáze k vytvoření ultrakompaktních, laditelných frekvenčních filtrů.Tento nový typ filtru je vhodný zejména pro frekvenční rozsah používaný vesmírnými komunikačními systémy.

Kromě toho se fyzikální vlastnosti oxidu vanadičitého, jako je měrný odpor a propustnost infračerveného záření, během procesu transformace drasticky změní.Mnoho aplikací VO2 však vyžaduje, aby se teplota blížila pokojové teplotě, jako jsou: chytrá okna, infračervené detektory atd., a doping může účinně snížit teplotu fázového přechodu.Dopovaný wolframový prvek ve filmu VO2 může snížit teplotu fázového přechodu filmu přibližně na pokojovou teplotu, takže VO2 dopovaný wolframem má široké vyhlídky na použití.

Inženýři Hongwu Nano zjistili, že teplotu fázového přechodu oxidu vanadičitého lze upravit dotováním, napětím, velikostí zrn atd. Dopovacími prvky mohou být wolfram, tantal, niob a germanium.Dopování wolframem je považováno za nejúčinnější dopovací metodu a je široce používáno k úpravě teploty fázového přechodu.Dopování 1% wolframu může snížit teplotu fázového přechodu filmů oxidu vanadičitého o 24 °C.

Specifikace čistého nanovandioxidu a oxidu vanadičitého dopovaného wolframem, které naše společnost může dodat ze skladu, jsou následující:

1. Prášek nano vanadičitý, nedopovaný, čistá fáze, teplota fázového přechodu je 68℃

2. Oxid vanadičitý dopovaný 1% wolframem (W1%-VO2), teplota fázového přechodu je 43℃

3. Oxid vanadičitý dopovaný 1,5 % wolframu (W1,5 %-VO2), teplota fázového přechodu je 32℃

4. Oxid vanadičitý dopovaný 2% wolframem (W2%-VO2), teplota fázového přechodu je 25℃

5. Oxid vanadičitý dopovaný 2% wolframem (W2%-VO2), teplota fázového přechodu je 20℃

S výhledem na blízkou budoucnost lze tato chytrá okna s oxidem vanadičným dopovaným wolframem instalovat po celém světě a fungovat po celý rok.