Quando la luce solare colpisce la superficie di un oggetto, l'oggetto assorbe principalmente l'energia della luce del vicino infrarosso per aumentare la sua temperatura superficiale e l'energia della luce del vicino infrarosso rappresenta il 50% dell'energia totale della luce solare.In estate, quando il sole splende sulla superficie dell'oggetto, la temperatura della superficie può raggiungere i 70~80℃.In questo momento, la luce infrarossa deve essere riflessa per ridurre la temperatura superficiale dell'oggetto;quando la temperatura è bassa in inverno, la luce infrarossa deve essere trasmessa per la conservazione del calore.Cioè, c'è bisogno di un materiale di controllo della temperatura intelligente che possa riflettere la luce infrarossa ad alte temperature, ma trasmettere luce infrarossa a basse temperature e trasmettere contemporaneamente luce visibile, in modo da risparmiare energia e proteggere l'ambiente.
Il biossido di vanadio (VO2) è un ossido con funzione di cambiamento di fase vicino a 68°C.È concepibile che se il materiale in polvere VO2 con funzione di cambiamento di fase viene composto nel materiale di base e quindi miscelato con altri pigmenti e riempitivi, è possibile realizzare un rivestimento composito intelligente per il controllo della temperatura basato su VO2.Dopo che la superficie dell'oggetto è stata rivestita con questo tipo di vernice, quando la temperatura interna è bassa, la luce infrarossa può entrare all'interno;quando la temperatura sale alla temperatura critica di transizione di fase, si verifica un cambiamento di fase e la trasmissione della luce infrarossa diminuisce e la temperatura interna diminuisce gradualmente;Quando la temperatura scende a una certa temperatura, VO2 subisce un cambiamento di fase inverso e la trasmissione della luce infrarossa aumenta nuovamente, realizzando così un controllo intelligente della temperatura.Si può vedere che la chiave per preparare rivestimenti intelligenti per il controllo della temperatura è preparare la polvere VO2 con funzione di cambiamento di fase.
A 68 ℃, VO2 cambia rapidamente da una fase monoclina rutilo distorta a semiconduttore a bassa temperatura, antiferromagnetica e simile a MoO2 a una fase tetragonale metallica, paramagnetica e rutilo ad alta temperatura e il legame covalente VV interno cambia È un legame metallico , presentando uno stato metallico, l'effetto di conduzione degli elettroni liberi è notevolmente migliorato e le proprietà ottiche cambiano in modo significativo.Quando la temperatura è superiore al punto di transizione di fase, VO2 è in uno stato metallico, la regione della luce visibile rimane trasparente, la regione della luce infrarossa è altamente riflettente e la parte della luce infrarossa della radiazione solare è bloccata all'esterno e la trasmissione di la luce infrarossa è piccola;Quando il punto cambia, VO2 è in uno stato di semiconduttore e la regione dalla luce visibile alla luce infrarossa è moderatamente trasparente, consentendo alla maggior parte della radiazione solare (inclusa luce visibile e luce infrarossa) di entrare nella stanza, con elevata trasmittanza, e questo cambiamento è reversibile.
Per le applicazioni pratiche, la temperatura di transizione di fase di 68°C è ancora troppo alta.Come ridurre la temperatura di transizione di fase a temperatura ambiente è un problema che interessa a tutti.Attualmente, il modo più diretto per ridurre la temperatura di transizione di fase è il drogaggio.
Allo stato attuale, la maggior parte dei metodi per preparare il VO2 drogato è un drogaggio unitario, cioè viene drogato solo il molibdeno o il tungsteno, e ci sono pochi rapporti sul drogaggio simultaneo di due elementi.Il drogaggio di due elementi contemporaneamente può non solo ridurre la temperatura di transizione di fase, ma anche migliorare altre proprietà della polvere.