Wenn Sonnenlicht auf die Oberfläche eines Objekts trifft, absorbiert das Objekt hauptsächlich Lichtenergie im nahen Infrarot, um seine Oberflächentemperatur zu erhöhen, und Lichtenergie im nahen Infrarot macht 50 % der Gesamtenergie des Sonnenlichts aus.Im Sommer, wenn die Sonne auf die Oberfläche des Objekts scheint, kann die Oberflächentemperatur 70–80 °C erreichen.Zu diesem Zeitpunkt muss Infrarotlicht reflektiert werden, um die Oberflächentemperatur des Objekts zu senken;Wenn die Temperatur im Winter niedrig ist, muss Infrarotlicht zur Wärmeerhaltung übertragen werden.Das heißt, es besteht Bedarf an einem intelligenten Temperaturkontrollmaterial, das Infrarotlicht bei hohen Temperaturen reflektieren kann, bei niedrigen Temperaturen jedoch Infrarotlicht durchlässt und gleichzeitig sichtbares Licht durchlässt, um Energie zu sparen und die Umwelt zu schützen.
Vanadiumdioxid (VO2) ist ein Oxid mit Phasenwechselfunktion nahe 68 °C.Es ist denkbar, dass, wenn das VO2-Pulvermaterial mit Phasenwechselfunktion in das Grundmaterial eingemischt und dann mit anderen Pigmenten und Füllstoffen gemischt wird, eine intelligente Komposit-Temperaturkontrollbeschichtung auf Basis von VO2 hergestellt werden kann.Nachdem die Oberfläche des Objekts mit dieser Art von Farbe beschichtet wurde, kann bei niedriger Innentemperatur Infrarotlicht in den Innenraum eindringen;Wenn die Temperatur auf die kritische Phasenübergangstemperatur ansteigt, kommt es zu einer Phasenänderung, die Infrarotlichtdurchlässigkeit nimmt ab und die Innentemperatur nimmt allmählich ab.Wenn die Temperatur auf eine bestimmte Temperatur sinkt, erfährt VO2 eine umgekehrte Phasenänderung und die Infrarotlichtdurchlässigkeit nimmt wieder zu, wodurch eine intelligente Temperaturregelung realisiert wird.Es ist ersichtlich, dass der Schlüssel zur Herstellung intelligenter Temperaturkontrollbeschichtungen in der Herstellung von VO2-Pulver mit Phasenwechselfunktion liegt.
Bei 68 °C verändert sich VO2 schnell von einer halbleitenden, antiferromagnetischen und MoO2-ähnlichen verzerrten monoklinen Rutilphase bei niedriger Temperatur zu einer metallischen, paramagnetischen und tetragonalen Rutilphase bei hoher Temperatur, und die interne kovalente VV-Bindung ändert sich. Es handelt sich um eine Metallbindung Im metallischen Zustand wird der Leitungseffekt freier Elektronen stark verstärkt und die optischen Eigenschaften ändern sich erheblich.Wenn die Temperatur höher als der Phasenübergangspunkt ist, befindet sich VO2 in einem metallischen Zustand, der Bereich des sichtbaren Lichts bleibt transparent, der Bereich des Infrarotlichts ist stark reflektierend und der Infrarotlichtanteil der Sonnenstrahlung wird im Freien blockiert, und die Durchlässigkeit von Infrarotlicht ist klein;Wenn sich der Punkt ändert, befindet sich VO2 in einem Halbleiterzustand und der Bereich vom sichtbaren Licht bis zum Infrarotlicht ist mäßig transparent, sodass der größte Teil der Sonnenstrahlung (einschließlich sichtbarem Licht und Infrarotlicht) mit hoher Durchlässigkeit in den Raum gelangen kann, und diese Änderung ist reversibel.
Für praktische Anwendungen ist die Phasenübergangstemperatur von 68 °C immer noch zu hoch.Wie die Phasenübergangstemperatur auf Raumtemperatur gesenkt werden kann, ist ein Problem, das jeden beschäftigt.Der derzeit direkteste Weg zur Reduzierung der Phasenübergangstemperatur ist die Dotierung.
Derzeit handelt es sich bei den meisten Methoden zur Herstellung von dotiertem VO2 um eine einheitliche Dotierung, das heißt, es wird nur Molybdän oder Wolfram dotiert, und es gibt nur wenige Berichte über die gleichzeitige Dotierung zweier Elemente.Die gleichzeitige Dotierung zweier Elemente kann nicht nur die Phasenübergangstemperatur senken, sondern auch andere Eigenschaften des Pulvers verbessern.