【摘 要】
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所有的相变材料中,VO2因为其相变温度最接近室温且具有独特的温度滞回特性而受到人们的研究和关注。VO2常用作热致变色材料和红外光调制材料,在光存储、环保智能窗、光电开关、激光防护等领域有广泛的应用。本文研究了VO2薄膜的红外热发射率特性,并探讨了其在真空环境中的应用。本文采用传输矩阵法对基于Ba F2、Si O2、Al2O3和Si衬底的VO2薄膜的辐射率进行了仿真计算,结果显示四种衬底上VO2薄膜
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所有的相变材料中,VO2因为其相变温度最接近室温且具有独特的温度滞回特性而受到人们的研究和关注。VO2常用作热致变色材料和红外光调制材料,在光存储、环保智能窗、光电开关、激光防护等领域有广泛的应用。本文研究了VO2薄膜的红外热发射率特性,并探讨了其在真空环境中的应用。本文采用传输矩阵法对基于Ba F2、Si O2、Al2O3和Si衬底的VO2薄膜的辐射率进行了仿真计算,结果显示四种衬底上VO2薄膜相变前后的辐射率变化量分别为0.60、0.54、0.49和0.38。采用磁控溅射和后退火的方法,本文成功制备了基于Si O2、Al2O3和Si衬底的单层VO2薄膜。采用傅里叶红外光谱仪对基于Si O2、Al2O3和Si衬底的VO2薄膜样品在5～14μm波长范围内的反射率和辐射率进行测量,三种样品在相变前后的平均辐射率变化量分别为0.69、0.69和0.54。在此基础上,表征了这三种衬底的VO2薄膜在室内环境下的可调红外热辐射特性。搭建了最低气压达到6.7×10-5Pa的低温真空系统来模拟太空环境,用于完成对低温真空实验条件下不同衬底VO2薄膜的红外热辐射特性的表征,观测到Al2O3和Si O2衬底的VO2薄膜样品在该条件下因负微分辐射特性而导致的热失控。设计并制备了VO2-Zn S/Au基底光子学结构样品,开展了其温度自适应控制的应用研究,此薄膜具有辐射率随温度升高而升高的特性。本文的主要贡献是基于VO2薄膜负微分辐射特性在真空环境中实现了热失控。我们相信这一独特的功能在真空红外伪装、自适应热调节、红外热开关、红外热传感器和红外标记等领域具有广阔的前景。
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