钒氧化物的电致变色及红外特性研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

随着地球资源的逐渐枯竭以及人类对环境的过度影响,社会对于绿色环保、节能低碳材料或器件的渴望显得愈加强烈,基于这一现实情况,发展一种基于电致变色薄膜的智能光伏窗—“smart window”将因为具有高效、低耗、绿色、无污染以及智能的特点而具有独特的优势以及意义,实现其在建筑、汽车和飞机等领域中传统玻璃的替换是深切满足当前可持续发展战略要求的一种应用。

根据太阳光谱图可以发现,近红外光约占窗户入射太阳能的一半,但对建筑物内的采光却没有贡献,而一种理想的智能光伏窗,应当可分别控制可见阳光和太阳能热量进入建筑物的透过率,即可选择地吸收或反射外界的热辐射和阻止内部热扩散,得以减少办公大楼和民用住宅等建筑物在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须耗费的大量能源,同时,也起到改善自然光照程度、防窥、防眩目等作用,也可减少室外遮光设施、满足现在建筑物采光和美观的需要,解决现代不断恶化的城市光污染的问题等。因此,探究电致变色材料在近红外区域的性能具有深远的意义,在不影响对太阳光中可见光控制的同时实现对近红外(NIR)区域的独立控制是实现先进电致变色器件制备的关键目标。

电致变色材料是指在外加电流或外加电场的作用下,其光学性质发生稳定、可逆的颜色变化现象的一系列材料,在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化,工作原理为通过电场控制离子在电致变色材料中的嵌入和脱出,发生电化学氧化还原反应来改变原电致变色材料的价态,实现其性质上的改变。迄今为止,这一材料已经有接近90年的发展历史,材料种类和应用设想不断得以发现和丰富,但是“smart window”的概念一直被认为是电致变色研究的一个里程碑,它是最早由上个世纪80年代美国科学家 Lampert C M 和瑞典科学家Granqvist C G等根据电致变色材料优异性能提出,涉及并影响其余多个领域,例如太阳镜镜片、传统显示器以及红外可调谐发射器等,因此“smart window”是电致变色材料最具发展潜力的器件,也是重要的研究课题。

然而,因为传统材料存在与成本,耐用性和功能性相关的显着缺点,以及现有的商业电致变色窗口通常使用过渡金属氧化物薄膜作为活性材料,而这些薄膜通常使用昂贵的物理蒸汽工艺(如溅射或蒸发)进行生长制备,材料会随着离子的嵌入和脱出逐渐降解,这些都在很大程度上抑制了电致变色灵巧窗的工业化生产。

H2V3O8纳米线/石墨烯电极材料是一种目前被广泛用于电池制备的材料,在电池的性能测试中体现出优异的性能。

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