Когда солнечный свет попадает на поверхность объекта, объект в основном поглощает световую энергию ближнего инфракрасного диапазона, чтобы повысить температуру его поверхности, а энергия ближнего инфракрасного света составляет 50% от общей энергии солнечного света.Летом, когда солнце освещает поверхность объекта, температура поверхности может достигать 70~80℃.В это время необходимо отражать инфракрасный свет, чтобы снизить температуру поверхности объекта;когда температура зимой низкая, инфракрасный свет должен передаваться для сохранения тепла.То есть существует потребность в интеллектуальном материале для контроля температуры, который может отражать инфракрасный свет при высоких температурах, но передавать инфракрасный свет при низких температурах и одновременно передавать видимый свет, чтобы экономить энергию и защищать окружающую среду.
Диоксид ванадия (VO2) представляет собой оксид с функцией фазового перехода около 68°C.Вполне возможно, что если порошковый материал VO2 с функцией фазового перехода смешать с основным материалом, а затем смешать с другими пигментами и наполнителями, можно будет изготовить композитное покрытие с интеллектуальным регулированием температуры на основе VO2.После того, как поверхность объекта покрыта такой краской, при низкой внутренней температуре внутрь может проникать инфракрасный свет;при повышении температуры до критической температуры фазового перехода происходит фазовый переход, снижается коэффициент пропускания инфракрасного света и постепенно снижается внутренняя температура;Когда температура падает до определенной температуры, VO2 претерпевает обратное фазовое изменение, и коэффициент пропускания инфракрасного света снова увеличивается, таким образом реализуя интеллектуальный контроль температуры.Видно, что ключом к приготовлению интеллектуальных покрытий с контролем температуры является подготовка порошка VO2 с функцией фазового перехода.
При 68 ℃ VO2 быстро превращается из низкотемпературной полупроводниковой, антиферромагнитной и MoO2-подобной искаженной рутиловой моноклинной фазы в высокотемпературную металлическую, парамагнитную и рутиловую тетрагональную фазу, а внутренняя ковалентная связь VV изменяется. Это металлическая связь , представляя металлическое состояние, резко усиливается эффект проводимости свободных электронов и существенно изменяются оптические свойства.Когда температура выше точки фазового перехода, VO2 находится в металлическом состоянии, область видимого света остается прозрачной, область инфракрасного света обладает высокой отражательной способностью, а часть инфракрасного света солнечного излучения блокируется на открытом воздухе, а коэффициент пропускания инфракрасный свет мал;Когда точка меняется, VO2 находится в полупроводниковом состоянии, а область от видимого света до инфракрасного света умеренно прозрачна, что позволяет большинству солнечного излучения (включая видимый свет и инфракрасный свет) проникать в комнату с высоким коэффициентом пропускания, и это изменение обратимый.
Для практических приложений температура фазового перехода 68°С все еще слишком высока.Как понизить температуру фазового перехода до комнатной – проблема, волнующая всех.В настоящее время наиболее прямым способом снижения температуры фазового перехода является легирование.
В настоящее время большинство методов получения легированного VO2 являются унитарным легированием, т. е. легируют только молибден или вольфрам, а сообщений об одновременном легировании двух элементов немного.Легирование двух элементов одновременно позволяет не только снизить температуру фазового перехода, но и улучшить другие свойства порошка.