高透光VO2雕塑薄膜热色智能窗研究

门窗由于隔热保温性能最差，是建筑节能中改善的重点。智能窗由于能随人的需要或环境条件发生变化，成为研究的热点。相比于其它智能玻璃，VO2热致变色玻璃由于能根据环境温度调节进光量而不需要额外能耗，成为研究者热捧的对象。但由于其可见光透过率低，太阳能调节率不高限制了其向实用化方向发展。本项目针对VO2热色玻璃存在的两大瓶颈问题，结合雕塑薄膜折射率可调性和角度选择透过性，提出基于VO2雕塑薄膜的智能窗材料。围绕雕塑结构稳定性和太阳能调节率这两大关键问题，通过对薄膜的成膜机理，热扩散行为和界面行为的研究，阐明高性能VO2雕塑薄膜稳定存在的条件；通过微结构观察和光谱测量，研究薄膜的光学性能与微结构之间的关系，找出影响光学性能的关键因素，探讨提高光学性能的途径；通过多层膜的优化设计和工艺改进，研制出具有高可见光透过率和太阳能调节率的VO2薄膜，为VO2热色玻璃的实用化提供理论指导和技术支持。

本项目基于雕塑薄膜的折射率可调性和雕塑结构的各向异性，制备高透光的VO2热色薄膜智能窗。本项目通过热蒸发法制备具有雕塑结构的V2O5薄膜，然后经过在还原气氛中热处理得到VO2薄膜，通过对不同沉积角度，热处理气氛，热处理温度下VO2薄膜的光学性能分析，得到了当沉积角度为85度时，在氢气气氛中550度处理3min中的薄膜可以保持较好的各向异性的柱体结构，同时该薄膜还具有较好的可见光透过率和太阳能调节率。由于薄膜的柱体结构和应力的存在，使得沉积的薄膜在未掺杂是相变温度为54.5o，通过对VO2雕塑薄膜进行钨掺杂可以使得其相变温度降低至33.5o，同时保持较好的相变能力。在其表面涂覆SiO2溶胶，可使得其可见光透过率提高26%和太阳能调节率提高60%。由于各向异性的结构，该薄膜可以明显的观察到各向异性结构导致的角度选择透过性。考虑到阳光的倾斜入射特性，该雕塑薄膜对太阳光具有更好智能调节能力。通过膜系软件设计了与TiO2和ITO匹配的多层膜系结构，发现85度沉积的VO2雕塑薄膜与ITO薄膜可以更好的匹配，其调节率可以得到改善，同时由于ITO具有绝热保温作用，因此可以预见该结构的薄膜具有较好的智能隔热效果。本项目共发表标注的SCI论文11篇，EI论文1篇，核心期刊论文2篇，申请国家发明专利7个，授权1个。项目基本完成预定计划。