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二氧化钒(VO2)是典型的具有良好热滞相变特性的功能材料,它可以广泛的被应用做智能窗用材料。当VO2薄膜的相变温度(Tc)高于室温时,VO2的晶体结构为单斜相(M),红外光和可见光具有较高的透光率,因此随着光线的入射,室温逐渐升高;当VO2薄膜的相变温度低于室温时,VO2的晶体结构变成四方金红相(R相),可见光的透过率保持不变,红外光的透过率显著降低,红外光携带的热量不能进入室内,达到智能控温的目的。针对VO2薄膜存在的三个主要问题:(1)可见光区透过率(Tlum)较低,无法满足建筑窗户对外部采光的需要;(2)VO2薄膜对太阳光的调节性能(△Tsol)太小,无法满足对室内智能控温的需要;(3)VO2薄膜不稳定,容易被空气中的氧化性气体氧化,丧失太阳光调节性能。我们在本论文中主要完成了三个体系的研究:一,智能控温、超亲水二氧化钒薄膜的制备及其性能研究;二,超疏水、透明聚硅氧烷薄膜的制备及其性能研究;三,增强红外调节性能的聚硅氧烷/二氧化钒复合薄膜的制备及其性能研究。(1)智能控温、超亲水二氧化钒薄膜的制备及其性能研究本论文采用溶胶-凝胶法制备智能控温、超亲水VO2薄膜。在制备VO2前驱体溶液的过程中通过加入酸为解胶剂、加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为交联剂的方法制得了可见光区透过率较高、太阳光调节性能大幅度增强的V02薄膜。并通过XRD、SEM、XPS、CA、FTIR、AFM和UV-3600等测试方法对样品进行了性能表征。结果表明:当在VO2的前驱体溶液加入1 ml(pH=1)盐酸和0.2 g PVP时制备的VO2薄膜成膜质量最好,可见光区透过率和太阳光调节性能均大幅度提高。在VO2前驱体溶液中加入不同种酸条件下都制备了高纯度的M/R相VO2薄膜,且不同酸性条件下制备的V02薄膜中钒离子的价态均以4+为主。如V02薄膜表面的水接触角测试与表面粗糙度测试的结果所示,在不同酸性条件下制备的VO2薄膜均具有较小的表面平均粗糙度,薄膜表面粗糙度均小于18 nm,均表现出很好的亲水性。(2)超疏水、透明聚硅氧烷薄膜的制备及其性能研究本论文采用溶胶-凝胶法制备了具有超疏水、自清洁特性的透明聚硅氧烷薄膜。探究了不同硅烷偶联剂条件下制备的聚硅氧烷薄膜表面的疏水性,当硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷时制备的聚硅氧烷薄膜具有最好的表面疏水性,静态疏水角为156°。我们又研究了酸催化水解时间对水接触角的影响,在酸催化条件下水解时间大于或等于1 h时都制备了超疏水透明聚硅氧烷薄膜。然后探究了不同聚硅氧烷薄膜厚度对表面疏水性与透过率的影响,当薄膜旋涂厚度为三层时,聚硅氧烷薄膜表面静态水接触角为156°,为超疏水表面,同时三层厚度的聚硅氧烷薄膜在可见光区的透过率高于85%,表现出较好的可见光透过性能。最后又对聚硅氧烷薄膜的抗水滴冲击性能进行了研究,超疏水表面在特定条件下经过12 h的水滴撞击后仍然具有高于150°的静态水接触角,表现出较好的抗水滴冲击性能和稳定性。(3)增强红外调节性能的聚硅氧烷/二氧化钒复合薄膜的制备及其性能研究。本论文通过采用溶胶-凝胶法将具智能控温的VO2薄膜与超疏水、透明聚硅氧烷薄膜复合,成功的制备了一种具有增强VO2薄膜红外调节性能的超疏水、自清洁聚硅氧烷/二氧化钒复合薄膜。结果表明:加入盐酸与PVP的VO2前驱体溶液制备的VO2薄膜与超疏水聚硅氧烷薄膜复合后产生了红外光区调节性能大幅度增强的现象,红外调节性能由16.5%提高到19.2%,太阳光调节性能由7.1%提高到了 8.3%,达到了最优。通过在VO2薄膜表面复合超疏水、透明聚硅氧烷薄膜,大幅度提高了 VO2薄膜的抗氧化性、抗酸性、抗紫外光照射稳定性等特性,并且这种聚硅氧烷/二氧化钒复合薄膜具有非常好的热循环稳定性和超疏水特性。