Cuando la luz solar incide sobre la superficie de un objeto, el objeto absorbe principalmente energía de la luz del infrarrojo cercano para aumentar la temperatura de su superficie, y la energía de la luz del infrarrojo cercano 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, es necesario reflejar la luz infrarroja para reducir la temperatura de la superficie del objeto; cuando la temperatura es baja en invierno, es necesario transmitir luz infrarroja 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 transmitir luz infrarroja a bajas temperaturas y transmitir 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 VO2 con función de cambio de fase se combina con el material base y luego se mezcla con otros pigmentos y cargas, se pueda fabricar un recubrimiento compuesto inteligente de control de temperatura 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 aumenta a la temperatura de transición de fase crítica, se produce un cambio de fase, la transmitancia de luz infrarroja disminuye y la temperatura interna disminuye gradualmente; Cuando la temperatura desciende a cierta temperatura, el VO2 sufre un cambio de fase inversa y la transmitancia de la luz infrarroja aumenta nuevamente, logrando así un control inteligente de la temperatura. Se puede ver que la clave para preparar recubrimientos inteligentes de control de temperatura 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 a MoO2, semiconductora de baja temperatura, antiferromagnética y a una fase tetragonal metálica, paramagnética y de rutilo de alta temperatura, y el enlace covalente interno VV cambia. Es un enlace metálico Al presentar 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 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 en el exterior y la transmitancia 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 (incluidas 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. Actualmente, 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 VO2 dopado son dopaje unitario, es decir, solo se dopa con molibdeno o tungsteno, y existen pocos informes sobre el dopaje simultáneo de dos elementos. Dopar dos elementos al mismo tiempo no sólo puede reducir la temperatura de transición de fase, sino también mejorar otras propiedades del polvo.