Cuando la luz del sol golpea la superficie de un objeto, el objeto absorbe principalmente energía de luz infrarroja cercana para aumentar la temperatura de su superficie, y la energía de luz infrarroja cercana representa el 50% de la energía total de la luz solar.En verano, cuando el sol brilla sobre la superficie del objeto, la temperatura de la superficie puede alcanzar los 70~80℃.En este momento, la luz infrarroja debe reflejarse para reducir la temperatura de la superficie del objeto;cuando la temperatura es baja en invierno, la luz infrarroja debe transmitirse para conservar el calor.Es decir, existe la necesidad de un material de control de temperatura inteligente que pueda reflejar la luz infrarroja a altas temperaturas, pero que transmita luz infrarroja a bajas temperaturas y transmita luz visible al mismo tiempo, para ahorrar energía y proteger el medio ambiente.
El dióxido de vanadio (VO2) es un óxido con función de cambio de fase cerca de los 68°C.Es concebible que si el material en polvo de VO2 con función de cambio de fase se combina con el material base y luego se mezcla con otros pigmentos y rellenos, se puede hacer un recubrimiento de control de temperatura inteligente compuesto basado en VO2.Después de recubrir la superficie del objeto con este tipo de pintura, cuando la temperatura interna es baja, la luz infrarroja puede ingresar al interior;cuando la temperatura sube a la temperatura de transición de fase crítica, se produce un cambio de fase, y la transmitancia de luz infrarroja disminuye y la temperatura interna disminuye gradualmente;Cuando la temperatura cae a cierta temperatura, el VO2 experimenta un cambio de fase inversa y la transmisión de luz infrarroja aumenta nuevamente, logrando así un control de temperatura inteligente.Se puede ver que la clave para preparar recubrimientos de control de temperatura inteligente es preparar polvo de VO2 con función de cambio de fase.
A 68 ℃, el VO2 cambia rápidamente de una fase monoclínica de rutilo distorsionada similar al MoO2, antiferromagnética y semiconductora de baja temperatura a una fase tetragonal de rutilo, paramagnética y metálica de alta temperatura, y el enlace covalente interno VV cambia Es un enlace metálico , presentando un estado metálico, el efecto de conducción de los electrones libres aumenta considerablemente y las propiedades ópticas cambian significativamente.Cuando la temperatura es más alta que el punto de transición de fase, el VO2 está en un estado metálico, la región de luz visible permanece transparente, la región de luz infrarroja es altamente reflectante y la parte de luz infrarroja de la radiación solar se bloquea al aire libre, y la transmisión de la luz infrarroja es pequeña;Cuando el punto cambia, el VO2 está en un estado semiconductor, y la región de la luz visible a la luz infrarroja es moderadamente transparente, lo que permite que la mayor parte de la radiación solar (incluida la luz visible y la luz infrarroja) ingrese a la habitación, con alta transmitancia, y este cambio es reversible.
Para aplicaciones prácticas, la temperatura de transición de fase de 68 °C sigue siendo demasiado alta.Cómo reducir la temperatura de transición de fase a temperatura ambiente es un problema que preocupa a todos.En la actualidad, la forma más directa de reducir la temperatura de transición de fase es el dopaje.
En la actualidad, la mayoría de los métodos para preparar el VO2 dopado son el dopaje unitario, es decir, solo se dopa el molibdeno o el tungsteno, y existen pocos informes sobre el dopaje simultáneo de dos elementos.Dopar dos elementos al mismo tiempo no solo puede reducir la temperatura de transición de fase, sino también mejorar otras propiedades del polvo.