VO2-银纳米线低发射率智能节能涂层的制备及其性能

摘要

具有热致变色性质的二氧化钒（VO2）材料可依据环境温度变化智能调节摄入室内的太阳近红外辐射，被认为是新型高效节能窗涂层的关键镀膜材料之一。但由于材料物性限制，VO2涂层的发射率较高，影响了全年节能效果；且与导电低发射率材料复合时，涂层近红外光区的智能调节效率存在明显弱化。开发兼具高效智能调光和优良低发射率性质的新型涂层是 VO2节能涂层研究的重要方向。本研究聚焦VO2节能涂层的制备及其发射率改善，探索了VO2粉体熔盐法制备，新型AgNWs微网低发射率结构的构筑，以及VO2-PU/AgNWs/IGZO复合柔性节能涂层的制备与性能等。本文的研究内容和主要结论如下：
　　（一）VO2粉体的熔盐法制备及其性能。以LiCl-KCl二元体系为熔盐(共熔点为354℃)，以VOSO4为钒源，在400℃以上40min热处理即可获得纯金红石型 VO2粉体；在熔盐反应过程中，引入价态低、离子半径大的Sb3+元素，可显著降低VO2(B)→VO2(M/R)的相转变温度。由该纳米粒子分散、镀膜即可获得热致变色性质的VO2薄膜，在Sb3+掺杂含量为3％时，所得薄膜的相变温度为65℃，且2000 nm处透过率差值可达30.6%。
　　（二）AgNWs薄膜的制备及其性能。通过优化液相多元醇法制备工艺，在170℃条件下合成出平均直径76.8 nm、长径比可达700且分散性较好的银纳米线。AgNWs经分散、涂膜及烘干处理后，即可获得含有大量微孔结构的准连续微网薄膜。通过优化涂覆厚度，可获得可见透过率77.1%（@550 nm），中远红外光发射率0.43的AgNWs薄膜。结合时域有限差分法（FDTD）分析，AgNWs微网薄膜具有高频光子（如可见-近红外波段）高透过、低频光子（中远红外）高反射的性质，是一种值得探索的新型低发射率体系。
　　（三）VO2-PU/AgNWs/IGZO柔性节能涂层的制备及其性能。VO2粉体分散在聚氨酯（PU）中，涂覆于PET基底经固化之后旋涂不同层数的银纳米线。磁控溅射一层铟镓锌氧（IGZO）提高涂层的附着力并减缓了银纳米线的氧化。研究发现，银纳米线的引入可使体系的发射率不断降低，但对于膜层的太阳热调节效率影响较小。当AgNWs镀制层数为4层时，VO2-PU涂层的发射率?可由0.94降低至0.30，而太阳热调节效率ΔTsol仍保持6.93%，优于已报道的VO2/FTO、Pt/VO2等复合体系。

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1 绪论

1.1引言

1.2 节能玻璃概述

1.3 二氧化钒的晶体结构和相变机理

1.4 1二氧化钒涂层制备方法

1.5 VO2薄膜发射率研究进展

1.6 本文的选题依据和主要研究内容

2 VO2粉体的熔盐法制备及其性能

2.1引言

2.2实验工艺及表征

2.3 实验结果及讨论

2.4 本章小结

3 银纳米线薄膜的制备及发射率性质研究

3.1 引言

3.2 实验工艺及表征

3.3. 实验结果与讨论

3.4 本章小结

4 VO2-PU/AgNWs/IGZO柔性低发射率复合涂层的制备及性能

4.1 引言

4.2 实验工艺及表征方法

4.3实验结果及讨论

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

个人简历及在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢