Wissenschaftler haben das Konzept eines intelligenten Fensters entwickelt, eines Fensters, das die Menge an Wärme und Licht reguliert, die in ein Gebäude eindringt. Smart Window ist ein optisches Gerät, das aus einem Substrat (Glas oder anderen transparenten Materialien usw.) und einem Dimmmaterial besteht. Es kann in einigen Bereichen des Sonnenspektrums unter bestimmten physikalischen und chemischen Faktoren wie Beleuchtung, elektromagnetischer Strahlung, elektrischem Feld, Gas, Temperatur usw. gefärbt oder verblasst sein, wodurch sich die optischen Eigenschaften des Dimmmaterials ändern. Somit absorbiert oder reflektiert das Spektrum selektiv Sonnenstrahlung, um ultraviolettes Licht abzuschirmen, die Intensität des Sonnenlichts im Innenbereich und die Wärmeabgabe im Innen- und Außenbereich anzupassen, den Kühl- und Heizenergieverbrauch zu reduzieren und die Kohlenstoffemissionen zu reduzieren.
Entsprechend der unterschiedlichen Anregungsmethoden lassen sich Smart Windows in drei Kategorien einteilen: thermochrom, gaschrom und elektrochrom. Unter ihnen sind elektrochrome und thermochrome Smart Windows die heißen Themen der aktuellen Forschung. Im Vergleich dazu haben thermochrome Smart Windows die Vorteile einer einfachen Struktur, keinen Energieverbrauch, automatische Erfassung der Änderung der Umgebungstemperatur und dynamische Anpassung der Lichtdurchlässigkeit. Vanadiumdioxid (VO2) ist das am besten untersuchte anorganische thermochrome Material. Das thermochrome Smart-Fenster aus Vanadiumdioxid kann mehr als 90 % des ultravioletten Lichts absorbieren (wenn ein UV-Absorber hinzugefügt wird, kann die Absorptionsrate 99 % erreichen), ohne die Durchlässigkeit für sichtbares Licht zu beeinträchtigen, je nach Änderung der Außentemperatur die Durchlässigkeit anpassen von Infrarotanteil des Sonnenlichts.
Basierend auf dieser Anwendung besteht das Schlüsselproblem darin, die Phasenübergangstemperatur in die Nähe der Raumtemperatur zu bringen, die im Allgemeinen durch das Dotierungsverfahren verringert wird. Die Dotierungsmethode ist das wichtigste Mittel, um die Temperatur des VO2-Phasenübergangs zu reduzieren. Das Prinzip besteht darin, Vanadiumionen oder Sauerstoffionen durch Dotierionen zu ersetzen, um die isopolare Bindung zwischen Vanadiumionen zu zerstören. Aufgrund der Verringerung der isopolaren Bindung von Vanadiumpartikeln ist der Phasenübergang des VO2-Halbleiters aktiv, was zu einer Abnahme der Übergangstemperatur des Halbleiter-Metall-Zustands führt.
Reine Phase VO2 Vanadiumdioxid, Phasenübergangstemperatur 68℃
VO2 mit 1% Wolframgehalt und Phasenübergangstemperatur von 43℃
Die Phasenübergangstemperatur beträgt 30℃ mit 1,5% Wolfram dotiertem VO2
Die Phasenübergangstemperatur beträgt 20-25℃ mit 2% Wolfram dotiertem VO2
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