近期，固體所納米室研究人員在熱致相變二氧化釩納米材料的紅外調控研究上取得了新的進展。通過將二氧化釩與透明導電材料復合，實現了對紅外光透過率的主動和動態調控。為解決二氧化釩相變溫度過高的問題提供了一種新的研究思路，將透明導電材料引入熱致變色研究領域，拓展了透明導電材料的應用范圍。
二氧化釩是一種具有熱致相變特性的過渡金屬氧化物，低于相變溫度具有半導體性質和高的紅外光透過率，而高于相變溫度則具有金屬特性和高的紅外光反射率。這一相變特性使得二氧化釩可用作智能節能窗涂層材料，通過對紅外光的調控實現對室內溫度的調節，進而降低建筑能耗，達到節能的目的。相變溫度過高、可見光透過率低和對紅外光的調控幅度小是制約二氧化釩實用化的三個關鍵因素。
針對上述問題，研究人員利用透明導電材料具有高的光學透過率和優異導電導熱性能，將二氧化釩納米顆粒與ITO透明導電材料進行復合，利用外加電場下ITO產生的焦耳熱誘導二氧化釩相變，實現了對紅外光透過率的主動調控（圖1），通過施加交變電場實現了對紅外光透過率的動態調控（圖2）。該項研究成果可望在開關器件、紅外防偽和紅外隱身等方面獲得應用。
相關研究成果以“Active and dynamic infrared switching of VO2 (M) nanoparticle film on ITO glass”為題發表在J. Mater. Chem. C, 4(2016)1579）上。研究工作得到國家自然科學基金和安徽省自然科學基金項目的資助。
圖1. 外電場對二氧化釩紅外光透過率的可控調制
圖2. 紅外光透過率的動態變化及薄膜器件結構示意圖
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