Combinatorial exploration of thermochromic thin films in V-M1-M2-O systems

V-M1-M2-O系统中热致变色薄膜的组合探索

基本信息

项目摘要

This project addresses the exploration of VO2-based thermochromic thin films in V-M1-M2-O systems (M1, M2: e.g. W, Mg, Er, Li) for future application in smart windows. Films to be developed will show high luminous transmittance (Tlum) and solar irradiation modulation (ΔTsol) upon a reversible phase transformation around room temperature. Addition of third elements can decrease the transition temperature (Tc) and improve the thermochromic performance (Tlum and ΔTsol) of VO2-based phases: e.g. W can effectively decrease Tc of VO2 (68°C), but Tlum and ΔTsol are deteriorated; alkaline and rare-earth metals improve Tlum but do not lower substantially Tc. Therefore, a multidimensional search space needs to be explored in order to identify a new multinary material which fulfils all necessary requirements. Thus, to achieve better performance of VO2-based thin films for smart windows, first, V-M1-O systems with unexplored elements for M1 will be investigated in search for elements which reduce Tc and improve Tlum. Then, quaternary systems (V-M1-M2-O) will be explored: synergistic effects of M1 and M2 on the thermochromic properties of VO2 are expected, to achieve lower Tc and higher Tlum. This needs a large experimental dataset which will be accomplished by synthesis of combinatorial materials libraries and their high-throughput characterization. The best identified systems will additionally be fabricated as nanoporous films by glancing angle deposition in order to further enhance Tlum, and a protective antireflective coating will be applied to further optimize Tlum.
该项目介绍了在V-M1-M2-O系统(M1,M2:E.G. W,MG,MG,ER,LI)中对基于VO2的热色素薄膜的探索,以在智能窗口中使用。要开发的薄膜将在室温周围可逆的相变时显示高发光透射(TLUM)和太阳照射调制(ΔTSOL)。第三个元素的添加可以降低基于VO2的相位的过渡温度(TC)并改善基于VO2的阶段的热色度性能(TLUM和ΔTSOL):例如W可以有效地降低Vo2(68°C)的TC,但可以确定tlum和Δtsol。酒精和稀土金属改善了TLUM,但没有基本降低TC。因此,需要探索多维搜索空间,以确定满足所有必要要求的新的多元材料。为了使智能窗口的基于VO2的薄膜更好地性能,首先将研究具有M1意外元素的V-M1-O系统,以搜索减少TC并改善TLUM的元素。然后,将探索第四纪系统(V-M1-M2-O):预计M1和M2对VO2热染料性能的协同作用,将实现较低的TC和较高的TLUM。这需要一个大型的实验数据集,该数据集将通过合成组合材料库及其高通量表征来完成。最佳确定的系统还将通过扫视角度沉积以进一步增强TLUM来制造为纳米多孔膜,并将应用保护性抗反射涂层以进一步优化TLUM。

项目成果

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