Nouvelles routes de synthèse rapides à basse température d'oxydes de métaux de transition opales inverses 2D et 3D hiérarchiquement structurés: applications dans les dispositifs intelligents

2D 和 3D 层次结构反转的快速合成和低温氧化的新路线：智能配置中的应用

• 批准号: RGPIN-2017-05094
• 负责人: Djaoued, Yahia
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Université de Moncton
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2022-01-01 至 2023-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=746463
• 关键词: Nouvelles; routes; de; synth; se

L'une des propriétés remarquables des particules collodales sphériques monodisperses (les billes de polystyrène (PS)) est leur capacité de s'auto-assembler pour former des structures périodiques, appelées cristaux collodaux (CC) ou opales artificielles. Lorsque les interstices entre les billes de PS formant un CC sont remplis avec un oxyde de métal de transition (OMT), on obtient une opale composite. Après élimination du squelette du CC, une structure périodique macroporeuse est obtenue, appelée opale inverse (OI). La fabrication d'architectures OI 2D et 3D s'est révélée être un moyen efficace de doter les matériaux de propriétés améliorées ou même nouvelles pour des applications dans les dispositifs "intelligents" (ex. les dispositifs électrochromes (EC)). Récemment, nous avons développé une nouvelle voie, très rapide et efficace pour l'élaboration à basse température, de monocouches OI 2D de WO3 et de TiO2, de grande surface sans fissures avec une structure macroporeuse ordonnée. Nous avons appelé cette voie la "stratégie dynamique par flottaison et infiltration". Dans cette recherche, nous allons d'abord développer et adapter cette stratégie à la fabrication de monocouches OI 2D d'OMT (tels que WO3, VO2, MoO3, etc.) présentant cette fois une porosité hiérarchisée, c'est à dire comprenant des macropores ordonnés entourés par des parois mésostructurées. Cette voie sera ensuite, élargie à la génération de couches minces OI 3D d'OMT à porosité hiérarchisée en utilisant les monocouches 2D OI d'OMT comme bloc de construction. Pour cela, une monocouche OI 2D d'OMT sera préparée et servira de support sur laquelle on ajoutera une monocouche OI 2D d'OMT supplémentaire, et ainsi de suite, couche par couche, ce qui rend possible la fabrication d'une OI 3D de grande surface "sans défaut". De ce fait, monocouche, bicouches, et triples-couches OI d'OMT à porosité hiérarchisée de grande surface, sans fissures, avec la même taille de pores dans chaque couche, seront obtenues via des opérations répétées de la stratégie. On s'attend à des propriétés maximisées pour les OMT à porosité hiérarchisée comparativement à celles rencontrées avec les OMT ayant une seule échelle de porosité. En effet, les mésopores fourniront un plus grand nombre de sites actifs et les macropores permettront une plus grande diffusion, donc un accès plus facile aux sites actifs. Les matériaux hiérarchisés OI d'OMT ainsi développés seront utilisés pour la fabrication de dispositifs intelligents (ex. vitrage EC "intelligent") sur des supports en verres et en polymères. Vu l'utilisation croissante de baies vitrées et la nécessité de maîtriser les dépenses énergétiques dans le bâtiment, on s'attend à ce que l'application de ces vitrages, qui absorbent la lumière et la chaleur en été (état colorée) tandis qu'ils les transmettent en hiver (état transparent), améliore sensiblement l'efficacité énergétique du bâtiment.

L'une des propriétés remarquables des particules collodales monodisperses（les billes de polystyrène（PS））est s'auto-assembler pour former des structures périodiques，appelées cristaux colledaux（CC）ou opales artificielles. PS共振峰与CC之间的空隙是由过渡金属氧化物（OMT）填充的，可能是乳白色复合物。在消除CC的细边后，获得了一种称为反乳白色（OI）的前体大孔结构。La fabrication d'architectures OI 2D et 3D s'est révélée être un moyen efficace de doter les matériaux de propriétés améliorées ou même nouvelles pour des applications dans les dispositifs“intelligence”（ex. les dispositifs éelectrochromes（EC））。 通过对WO 3和TiO 2的2D氧化物单偶极管、无裂缝的多孔结构的研究，我们发现了一种新的、快速有效的方法。我们称之为“漂浮和渗透的动态战略”。Dans cette recherche，nous allons d'abord décherper et adapter cette stratégie à la fabrication de monocouches OI 2D d'OMT（tels que WO3，VO2，MoO3，etc.）这是一个多孔的层次结构，它是由大孔或中间结构组成的。Cette voie sera ensuite，élargie à la génération de couch minces OI 3D d'OMT à porosité hierarchisée en utilisant les monocouches 2D OI d'OMT comme bloc de construction.为此，准备了一个OMT 2D单接口OI，并在一个OMT 2D单接口OI上提供支持服务，同时还提供了一个套件，即沙发，该套件可以“无缺陷”地制造OI 3D表面。在这种情况下，monocouche，bicouches，et triples-cushes OI d'OMT à porosité hierarchisée de d'OMT surface，sans fraisures，avec la même taille de pores dans chaque couche，seront obtenues via des opérations répétées de la stratégie。在s'attain à des propriétés maximisées pour les OMT à porosité hierarchisée comparativement à cells renctrées avec les OMT ayant une propriéchelle de porosité.实际上，中孔是一个非常大的活性部位，而大孔是一个非常小的扩散部位，因此可以非常容易地进入活性部位。Les matériaux hierarchisés OI d'OMT ainsi décipés seront utilisés pour la fabrication de dispositifs intelligence（ex. Vitrage EC“智能”）sur des supports en verres et en polymères.通过对玻璃纤维的交叉利用和对基质中能量消耗的需求，考虑到玻璃纤维的应用，玻璃纤维吸收了光和染料，并且具有透明性，因此对基质的能量效率敏感。