Fönster bidrar med så mycket som 60 % av den energi som går förlorad i byggnader.Vid varmt väder värms fönstren upp från utsidan, vilket utstrålar värmeenergi in i byggnaden.När det är kallt ute värms fönstren upp från insidan, och de strålar ut värme till den yttre miljön.Denna process kallas radiativ kylning.Detta innebär att fönster inte är effektiva för att hålla byggnaden så varm eller sval som den behöver vara.

Kan det vara möjligt att utveckla ett glas som kan slå på eller stänga av denna strålande kyleffekt på egen hand beroende på dess temperatur?Svaret är ja.

Wiedemann-Franz lag säger att ju bättre elektrisk ledningsförmåga materialet har, desto bättre värmeledningsförmåga.Vanadindioxidmaterial är dock ett undantag, som inte följer denna lag.

Forskarna lade till ett tunt lager vanadindioxid, en förening som ändras från en isolator till en ledare vid cirka 68°C, på ena sidan av glaset.Vanadindioxid (VO2)är ett funktionellt material med typiska termiskt inducerade fasövergångsegenskaper.Dess morfologi kan omvandlas mellan en isolator och en metall.Den fungerar som en isolator vid rumstemperatur och som en metallledare vid temperaturer över 68°C.Detta beror på det faktum att dess atomstruktur kan omvandlas från en rumstempererad kristallstruktur till en metallisk struktur vid temperaturer över 68°C, och övergången sker på mindre än 1 nanosekund, vilket är en fördel för elektroniska applikationer.Relaterad forskning har fått många att tro att vanadindioxid kan bli ett revolutionerande material för framtidens elektronikindustri.

Forskare vid ett schweiziskt universitet ökade fasövergångstemperaturen för vanadindioxid till över 100°C genom att tillsätta germanium, ett sällsynt metallmaterial, till vanadindioxidfilmen.De har gjort ett genombrott inom RF-tillämpningar, genom att använda vanadindioxid och fasväxlingsteknik för att skapa ultrakompakta, avstämbara frekvensfilter för första gången.Denna nya typ av filter är särskilt lämplig för det frekvensområde som används av rymdkommunikationssystem.

Dessutom kommer de fysikaliska egenskaperna hos vanadindioxid, såsom resistivitet och infraröd transmittans, att förändras drastiskt under omvandlingsprocessen.Men många tillämpningar av VO2 kräver att temperaturen är nära rumstemperatur, såsom: smarta fönster, infraröda detektorer, etc., och dopning kan effektivt minska fasövergångstemperaturen.Doping av volframelement i VO2-film kan reducera filmens fasövergångstemperatur till omkring rumstemperatur, så volframdopad VO2 har breda tillämpningsmöjligheter.

Hongwu Nanos ingenjörer fann att fasövergångstemperaturen för vanadindioxid kan justeras genom dopning, stress, kornstorlek etc. Dopningselementen kan vara volfram, tantal, niob och germanium.Volframdopning anses vara den mest effektiva dopningsmetoden och används i stor utsträckning för att justera fasövergångstemperaturen.Doping av 1% volfram kan minska fasövergångstemperaturen för vanadindioxidfilmer med 24 °C.

Specifikationerna för ren-fas nano-vanadindioxid och volfram-dopad vanadindioxid som vårt företag kan leverera från lager är följande:

1. Nanovanadindioxidpulver, odopat, ren fas, fasövergångstemperatur är 68 ℃

2. Vanadindioxid dopad med 1% volfram (W1%-VO2), fasövergångstemperaturen är 43 ℃

3. Vanadindioxid dopad med 1,5 % volfram (W1,5 %-VO2), fasövergångstemperaturen är 32 ℃

4. Vanadindioxid dopad med 2% volfram (W2%-VO2), fasövergångstemperaturen är 25 ℃

5. Vanadindioxid dopad med 2% volfram (W2%-VO2), fasövergångstemperaturen är 20 ℃

Ser fram emot den närmaste framtiden kan dessa smarta fönster med volframdopad vanadindioxid installeras över hela världen och fungera året runt.