【摘 要】
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解决建筑玻璃的隔热问题对于解决建筑能耗有重要意义。目前我们可在建筑玻璃上涂覆以隔热粉体为主的涂料,以实现智能的温度调节,达到冬暖夏凉的效果,这就是人们所设想的智能窗。显而易见,智能窗的应用将大大减少空调的使用,降低能耗。二氧化钒(VO2)因其优异的热致变色性能,近年来得到了广泛的研究,并在智能窗中显示出潜在的应用前景。然而,由于以下三个挑战,VO2不能立即用作智能窗的涂层:(1)高相变温度TC(~
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解决建筑玻璃的隔热问题对于解决建筑能耗有重要意义。目前我们可在建筑玻璃上涂覆以隔热粉体为主的涂料,以实现智能的温度调节,达到冬暖夏凉的效果,这就是人们所设想的智能窗。显而易见,智能窗的应用将大大减少空调的使用,降低能耗。二氧化钒(VO2)因其优异的热致变色性能,近年来得到了广泛的研究,并在智能窗中显示出潜在的应用前景。然而,由于以下三个挑战,VO2不能立即用作智能窗的涂层:(1)高相变温度TC(~68℃),远高于室温;(2)低太阳调制效率(<10%);(3)低光透过率(~40%)。因此,在实际应用中需要解决这三个问题。研究表明,通过对二氧化钒掺杂高价阳离子,可有效降低TC。在各种高价掺杂物中,钨是研究最广泛的一种,它以20~26℃/at%的速率降低TC是最有效的。但这种方法会导致光透过率衰减,其他方法如结构优化(晶粒尺寸、表面形貌)也可以在不同程度上提高热致变色性能。本文通过制备钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物,可以减小二氧化钒纳米粒径,由此在掺杂少量钨元素的情况下,进一步降低相变温度TC,使得TC降低到理想值的同时又不显著影响材料的光透过率。同时在智能隔热涂层的实际应用中玻璃的表面温度过高,可能会导致玻璃开裂爆破等情况发生,石墨烯的导热系数高,比表面积大,填充在涂层中可增大涂层散热表面积,增强玻璃涂层表面的散热性。文章主要得出了以下结论:(1)探讨了制备过程的条件参数,得到最佳制备条件:超声1 h,水热条件为200℃、72 h,在600℃条件下煅烧2 h后,可成功制备具有热致变色特性的钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合粉体;(2)石墨烯复合对二氧化钒的粒径减小、TC的降低等都有促进作用,同时也不会显著降低二氧化钒薄膜的透光率;(3)当钨掺杂量为2.5 at%、氧化石墨烯含量为4%时,与纯二氧化钒相比,复合材料的TC由68℃降低到32.2℃,热致变色性能良好,Tlum=57.78%,ΔTsol=10.28%。导热率由0.700 W/(m·K)提升到16.341 W/(m·K),该复合材料具有优良的隔热性能和散热性,取得了隔热性与散热性这一矛盾的对立统一。
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