二氧化钒(VO2)作为一种热致变色材料，在68℃附近可以发生半导体态与金属态之间的可逆相变，它的相变过程伴随光学和电学性质的突变。因此，它在智能窗，激光防护、信息存储及微电子等诸多领域具有广泛的应用前景，尤其VO2智能窗已成为近年的研究热点。由于V可以形成20多种氧化物，其中仅有VO2(M)在室温附近具有相变调节功能，故制备高质量的VQ膜层对于智能门窗的商业化应用具有显著的意义。如今，VO2智能窗除了面临太阳能调节率（△Tsol）、可见光透过率（Tlum）及相变温度（Tc）三大技术挑战，还面临合成温度高及抗氧化性差等因素造成的制造成本高的问题。为了实现产业化应用，低成本和高性能是VO2智能窗研究过程中必须解决的关键问题。此外，VO2智能窗的节能效果与环境条件紧密相关，因此开展VO2智能窗实物能耗模拟与评估也是产业化应用的基础。　　针对以上的问题，本文拟采用常温磁控溅射+红外快速退火的方式研制低成本高性能的VO2智能窗，基于膜层结构、退火工艺条件开展热色性能、热稳定性及膜层生长机制的系统研究，结合低成本理念成功研发高性能的VO2智能膜层，并采用Transys软件对VO2智能窗进行能效仿真与节能评估。主要工作及其研究成果如下:　　1)基于溅射工艺参数优化，开展退火气氛压力对单层VO2膜层热色性能影响的研究，结果表明优化退火气氛压力有助于获得低相变高性能的单层VO2膜层。本研究工作中，采用纯V靶氧化溅射在300Pa退火气氛压力下获得Tc低至42℃、△Tsol和Tlum分别高达10.68％和28.17％的单层VO2智能膜层;　　2)开展膜层结构对热色性能影响的研究，结果表明膜层结构设计可明显改善光学性能和降低相变温度，其中氧空缺对相变温度的调节扮演主要角色。本研究中通过膜层结构设计的VOx-基多层膜△Tsol、Tlum及Tc分别达到18.02％，32.7％和54℃，相比于单层VOx膜层分别增加42.5％，35.6％及降低8℃;　　3)开展膜层结构对热稳定性能影响及冷却温度对多层膜热色性能影响的研究，结果表明多层膜展现最好热稳定性，且在400℃条件下空气快速冷却后仍然保持与真空环境自然冷却一致的热色性能。该结果表明退火时间可缩短75％以上，这非常有利于提高生产效率和降低生产成本。　　4)开展空气直接退火对膜层生长机制与性能影响的研究;分析表明初期界面层Ni元素扩散促进VOx低温快速结晶，使得膜层在加热6s升温至301℃时△Tsol达到13.32％。然而，后期剧烈固相扩散反应导致热色性能快速降低。抗氧化性能改善使得膜层在731℃仍保持10.33％太阳能调节率，结果表明采用在空气中快速退火方式获得高性能的VO2智能窗具有良好的前景。　　5)通过TRNSYS软件对自制的VO2智能窗进行能耗仿真，结果表明高太阳能调节率（△Tsol）和低传热系数（U值）是增加节能效果的关键，且升温过程在40℃前完成相变具有更好节能效果。为了准确获得实时的节能情况，建立相变状态与玻璃表面温度的实时联动关系是下一步工作的重点;依据应用需求，除热色性能改善和降低成本外，实测VO2智能窗节能效果及建设性能数据库也是我们未来努力的重要方向。