Le principe du thermochromisme ajuste principalement l'apport du rayonnement solaire (longueur d'onde concentré dans 190 à 3000 nm) et la sortie de l'énergie du corps noir à travers les fenêtres en fonction de la température ambiante. Les matériaux thermochromiques modifieront leur transparence, leur absorbance et leur couleur lorsque la température change. Le thermochromique peut être utilisé comme stratégie de conception passive pour ajuster la transmittance proche infrarouge tout en maintenant une transmittance de la lumière visible, sans avoir besoin d'énergie externe ou de fonctionnement manuel. Par conséquent, les fenêtres intelligentes thermochromiques sont devenues un sujet de recherche brûlant dans la construction de fenêtres économiques en raison de leur structure simple et de leur vaste prospects d'application.
Dioxyde de vanadium (VO2)est un matériau de changement de phase induit thermiquement qui a attiré beaucoup d'attention dans le domaine des fenêtres intelligentes. La principale caractéristique de VO2 est qu'un métal réversible à la transition de l'isolateur (MIT) se produit à t ≈ 67 ℃, qui peut être utilisé directement comme un film de film thermochromique. La transition du métal à l'isolateur dans le film mince VO2 s'accompagne d'un changement soudain de la transmittance proche infrarouge: T> 67 ℃, dans l'état du métal rutile tétragonal, la transmittance infrarouge diminue de manière significative et devient semi-transparente; T ＜ 67 ℃, état de semi-conducteur monoclinique, transmittance infrarouge élevée, transparente [12-13]. Environ 50% de l'énergie du rayonnement solaire est concentrée dans la bande proche infrarouge, juste dans la plage de VO2 régulant la transmittance solaire avant et après la transition de phase. Idéalement, en hiver froid, les fenêtres intelligentes basées sur VO2 peuvent permettre à la majeure partie du rayonnement solaire d'entrer dans la pièce; Au cours de l'été chaud, VO2 subit une transition de phase et la lumière proche infrarouge se reflète principalement à l'extérieur pour empêcher l'élévation de la température intérieure, comme le montre la figure 2C. Afin de l'appliquer aux fenêtres intelligentes d'économie d'énergie, la température de transition de phase de VO2 peut être réduite à la température ambiante ou même plus faible par le dopage, le contrôle de la microstructure, le composite, l'hybridation et d'autres méthodes. En raison de la température de transition de phase de la VO2 inorganique la plus proche de la température ambiante et de la transition de phase rapide et réversible avec une bonne répétabilité, les films minces VO2 sont le choix préféré pour la prochaine génération de revêtements de gradins intelligents.
Les processus de préparation des films minces VO2 comprennent principalement la pulvérisation de magnétron physique, le sol-gel, le dépôt chimique de vapeur, le dépôt laser hydrothermal et pulsé. Les chercheurs au pays et à l'étranger ont fait beaucoup de travail et ont obtenu des résultats fructueux dans la préparation, le mécanisme de transition de phase et l'amélioration de l'efficacité de la gradation des films minces VO2. Cependant, il y a encore des goulots d'étranglement et des défis dans la transition des applications de laboratoire aux applications pratiques, telles que la température élevée de transition de phase VO2, la faible efficacité de la régulation de la lumière solaire, la transmittance de la lumière visible faible, la mauvaise stabilité du temps et la couleur peu attrayante (jaune brunâtre). La recherche sur la modification de VO comprend le dopage des éléments, la conception de la structure de films multicouches, la conception de la microstructure, etc. Le groupe de recherche Jin Pingshi à l'Institut Shanghai de céramique, Chinese Academy of Sciences, une institution de recherche représentative en Chine, a fait beaucoup de travaux systématiques dans ce domaine: dopage des fenêtres intelligentes basées sur la VO2, conception de la microstruption et régélation, compôt multipite multiprosé, multifonctionnalité, conception de la microstruction et régélation, compôt multi-layers, multiflexion, conception de la microstruction et Regulat Préparation flexible à basse température, régulation des couleurs, confort de la peau, convivialité antibactérienne et environnementale, etc.
En plus des matériaux intelligents VO2, à l'heure actuelle, de nombreux nouveaux matériaux thermiques, notamment des hydrogels, des liquides ioniques, de la pérovskite et des métamatériaux, sont également utilisés dans la recherche sur les fenêtres intelligentes thermochromiques.
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