热致变色智能材料服役行为及其机理研究

China is the biggest country in global carbon emissions, an effective emission reduction by energy saving is imperative. The energy saving in building industry is particularly necessary where the use of energy efficient windows is the most effective way. Based on the advantages of natural resource of vanadium and our long-term and fruitful research results, we proposed this project to posh on the R & D process for VO2-based thermochromic smart window, focusing on some basic scientific problems especially important for its industrial applications. That is, we will study the material service behavior with emphasis to the valence state change of vanadium in the crystal or when mixed with necessary solid or liquid media at different environment conditions. The study will take two different materials, i.e., nano-particles and thin films as research objects, to understand the valence change mechanisms and propose suitable solutions. The results will provide theoretical and practical basis for large-scale industrial applications, eventually contribute to the reduction of carbon emission with novel energy-saving products.

我国是全球碳排放最大国，节能减排势在必行，建筑节能尤为重要，其中使用高效节能窗是建筑节能关键所在。发挥我国自然资源优势，研发具有中国特色的热致变色节能窗，是促进我国工业技术转型升级的必然要求。本项目立足多年研发优势，瞄准良好产业化前景和其中尚未解决的关键基础科学问题，聚焦二氧化钒结晶在不同环境条件下的服役行为，分别对纳米粉体和镀膜两种不同形态及其分散体系中钒元素价态变化进行深入研究，探明其中机理，找出其中共性与个性问题并加以解决，为即将到来的大规模工业应用提供理论与实践基础，为顺利推出我国独创性高性能长寿命热致变色节能产品添砖加瓦，为我国节能减排做出贡献。

我国是全球碳排放最大国，节能减排势在必行，建筑节能尤为重要，其中使用高效节能窗是建筑节能关键所在。发挥我国自然资源优势，研发具有中国特色的热致变色节能窗，是促进我国工业技术转型升级的必然要求。本项目分别研究在不同环境下各种纳米晶体的稳定性，重点研究环境温度、湿度、气氛以及合成方法对合成后的纳米晶体中钒元素价态转变的影响因素；研究了纳米粉体与不同形式的固液相基体材料的接触形态，以及在不同温度湿度日照环境下涂料及贴膜的服役行为，找出了二氧化钒纳米粉体和薄膜中钒的价态变化状况及与各种外界因素之间的关系，提出了增加材料稳定性的指导方针和具体实施方案；并且针对不同膜的形态，包括化学涂膜和物理镀膜，采用不同的形式提高其耐久性，最终解决了其在使用过程中老化失效的问题，其使用寿命提高一倍以上，预计使用寿命可达十年。.在本项目资助下，已发表SCI收录论文16篇，申请国家发明专利2项（其中1项授权），培养博士硕士研究生共5名。项目按计划圆满完成。