VO2的相变原理及影响相变的因素

VO2是一种热致变色材料,在T1=68℃时发生从低温的单斜相向高温四方相转变,同时伴随着光、电、磁性能的突变,这些优异特性使其具有好的应用前景.本文综述了VO2相变过程中结构和能带的变化特征及其影响相变的因素,这对其应用具有重要的理论及实际意义.     

射频磁控溅射纳米二氧化钒薄膜的电致相变特性

采用射频磁控溅射方法和热处理工艺制备了二氧化钒（VO2）薄膜,并制作了金属钨／VO2／金属钨三明治结构,通过改变金属钨／VO2／金属钨三明治结构中VO2薄膜与金属钨电极的接触面积,研究了VO2薄膜的电致相变特性．采用x射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、四探针和半导体参数测试仪对VO2薄膜的结晶取向、表面形貌、方块电阻和,I-V特性进行了测试．实验结果表明,所制备的VO2薄膜为具有热致相变特性的单一组分VO2纳米薄膜,在热激励下,薄膜的方块电阻相变幅度达到2个数量级;在电压的激励下,VO2薄膜与金属钨的接触面积为12μm×12um时,电流发生跳变的阁值电压为9．4V,随着接触面积的减小,闽值电压也逐渐降低．     

水热法制备纳米VO2及其相变机理的研究进展

VO_2是一种具有极大应用价值的功能材料,其潜在的应用产品有智能窗、热敏电阻、锂离子电池电极等,但纳米VO_2的大批量制备技术成了制约其应用的关键因素。水热合成法反应条件温和、对环境的污染小、能耗低、价格便宜;易控制化学价态、晶相、产物纯度较高;反应无需煅烧晶化,可以减少煅烧过程中产生的团聚,可获得通常条件下难以得到的纳米粉体,粉体粒径分布较窄、晶型和形貌可控,有望用于VO_2纳米结构的大量合成。聚焦于水热合成法制备纳米VO_2及其相变机理的研究进展,着重介绍了不同形貌与物相的纳米VO_2的水热合成制备方法、物相转换及机理、水热过程中VO_2的生长机制。最后,指出了水热法制备VO_2所面临的一些问题,并展望了未来的发展方向。     

二氧化钒薄膜制备及其相变机理研究分析

VO2是一种固态热致变色材料，随着温度的变化它的晶态结构会从半导体态相变到金属态，而且相变可逆。由于相变前后电、磁、光性能有较大的变化，这使得它成为一种有前景的电／光转换、光存储、激光保护和智能窗材料。本综述VO2膜的制取方法及相变机理的研究进展。     

相变光透射特性具有窗口结构的VO2薄膜

利用无机溶胶凝胶法制备出具有优良热致相变光学特性的VO2薄膜,通过改变制备过程中的条件,发现在一定的制备参数下,可得到光透射性具有窗口形状的热致相变薄膜,该类薄膜相变前后在600～850nm范围出现显著透光度窗口状态化现象。利用XRD、XPS对相变光学特性具有窗口结构的薄膜和具有典型相变特性的薄膜进行对比分析,结果显示利用无机溶胶-凝胶法得到的薄膜表面没有衬底离子出现,衬底扩散离子主要存在于薄膜和衬底界面之间。通过对引起相变过程中光透射窗口状变化的原因进行讨论,得到薄膜在相变过程中出现透射光谱窗口状的变化是来源于V^3 和衬底扩散离子Na^ 的共同作用。     

磁控溅射制备VO2热致色薄膜的研究

研究了用磁控溅射制备了ＶＯ２热致变色薄膜。在不同的Ｏ２／Ａｒ＋Ｏ２流量比下，沉积了一系列ＶＯ２薄膜，给出了沉积速率以及高温／低温下电阻率变化的规律。得到了组分比较的ＶＯ２热致变色薄膜。了薄膜的光透谱和相变过程中电学性质的变化。     

原子层沉积制备VO_2薄膜及特性研究

原子层沉积(ALD)技术在制备薄膜时因具有厚度精确可控、三维均匀性好以及可以实现大面积成膜和低的成膜温度等优点而使其在各个领域受到广泛关注。本文采用ALD技术,以VO(acac)2和O2分别为钒源和氧源,使用不同的沉积温度(420~480℃)和退火条件(自然冷却、4和8h程序降温)在玻璃基底表面制备VO2薄膜。通过X-射线光电子能谱、X-射线衍射以及扫描电镜对薄膜的价态、结晶状况及表面微观形貌进行表征;通过四探针测试仪对所制备薄膜的半导体-金属相变特性进行了研究。实验结果表明:VO2薄膜相变特性与其微观结构和晶体取向有着直接关系。选择ALD脉冲时序为[10s-20s-20s-20s],循环周期数为300,在450℃沉积且采取自然冷却所制备的VO2薄膜结晶状态良好,相变前后薄膜方块电阻突变量大,具有良好的热致相变特性。因此,该ALD技术可以制备相变特性较好的VO2薄膜。     

VO2镀膜工艺与薄膜导电特性的研究

利用射频磁控溅射方法制备了VO2薄膜,通过正交试验设计研究镀膜工艺因素对薄膜导电特性的影响规律.试验结果表明,影响薄膜导电性能的主要因素是热处理温度,其次是衬底的温度,溅射功率和工作压强对薄膜导电性能的影响很小.X射线衍射结果表明,制备的VO2薄膜为非晶体结构,480℃真空热处理后,VO2薄膜结晶良好.由此得到制备VO2薄膜的最优化工艺为:衬底的温度400℃、热处理温度480℃、溅射频率120W和工作气压1.5Pa.     

纳米氢氧化镁粉体的制备及热分解动力学研究

以氯化镁和尿素为原料,采用均匀沉淀法制备出厚度约为20 nm的片状纳米氢氧化镁粉体。利用热重分析法对片状纳米氢氧化镁粉体在不同升温速率下的热分解动力学进行研究,以期深入认识由纳米氢氧化镁粉体热分解得到纳米氧化镁粉体过程的物理化学本质。分别采用Coats-Redfern方程和Dolye方程,对热重分析数据进行了处理和拟合,得到了片状纳米氢氧化镁粉体热分解反应属于Avrami-Erofeev(n=1)的成核和生长为控制步骤的反应机理,其表观活化能E=131 kJ/mol,指前因子A=1.56×1010。     

真空还原制备的VO2热致相变薄膜Raman光谱和红外光谱研究

报道了利用真空还原制备的VO2薄膜的红外透射光谱和Raman光谱,并进行370－900nm波段的光透射测试以及900nm波长的热滞回线特性测试,表明所制备VO2薄膜具有优良的热致相变光学特性,结晶状态不同的薄膜其Raman谱位置有明显改变,室温时的红外光谱表现出较好的红外振动特性。讨论了薄膜结晶状态对Raman位移的影响以及VO2薄膜的红外光谱。     

相变储能材料CaCl2·6H2O相变温度调节的实验研究

对添加了少量Ba(OH)2和SrCl2·6H2O稳定剂的相变储能材料CaCl2·6H2O相变温度调节进行了实验研究.研究结果表明:相变储能材料CaCl2·6H2O通过添加过量水的方法能够实现其相变温度的调节,添加过量水的合适范围为0～10％(质量分数),其相变温度调节的合适范围则24.16～28.54℃之间.基于实验结果理论回归得到的相变储能材料CaCl2·6H2O相变温度与添加过量水的关系式,在使用相变储能材料CaCl2·6H2O时,能够对添加不同数量过量水的相变储能材料CaCl2·6H2O之相变温度进行预测.这对于温室的温度控制以及培育优良花卉和特定农作物是非常有用的.     

碳热还原法制备VO2/云母复合粉体研究

首先采用溶胶-凝胶法和喷雾干燥法在云母微粉表面包覆VO25,然后与炭黑混合均匀,通过高温退火还原获得VO2/云母复合粉体.利用XRD、SEM、FT-IR等手段对其进行表征,结果表明,碳热还原法制备的VO2/云母复合粉体相变温度为68℃,滞后温宽为16℃,在波长λ=4.55μm(波数=2200cm-1)的红外光波段,加入...     

二氧化钒薄膜制备及其相变机理研究分析

VO2是一种固态热致变色材料,随着温度的变化它的晶态结构会从半导体态相变到金属态,而且相变可逆.由于相变前后电、磁、光性能有较大的变化,这使得它成为一种有前景的电/光转换、光存储、激光保护和智能窗材料.本文综述VO2膜的制取方法及相变机理的研究进展.     

相变材料Na2SO4·10H2O的脱水过程及相分离分析

通过对Na2SO4·10H2O进行DSC和DTA／TGA测试,分析了Na2SO4·10H2O的脱水过程和相分离机理,得出Na2SO4·10H2O经多次循环后的质量变化表达式,讨论了克服Na2SO4·10H2O相分离的方法,探讨性提出微纳米多孔限域法。     

微纳米水合盐相变材料Na2SO4·10H2O的仿生合成与表征

以定量滤纸为生物模板成功制备了具有滤纸形貌的微纳米Na2SO4晶体,经过吸水和低温的结晶过程合成了相变材料Na2SO4·10H2O.并借助扫描电子显微镜(SEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对产物进行了表征.结果表明,产物纯度很高,且很好地遗传了模板的形貌.同时,最终合成的相变材料Na2SO...     

VO2薄膜及电学开关特性

用溶胶－凝胶法在非晶玻璃上制备VO2薄膜,经过熔融、涂膜、烘干和热处理等工艺最后得到电阻相变2－3个量级的VO2薄膜。对烘干温度、熔融温度、膜厚和热处理温度对薄膜电阻开关特性的影响进行了研究。通过AFM,XRD和XPS对薄膜的结构和特性进行分析。     

纳米复合材料的制备及相变特性研究

以4种不同类型的纳米碳材料(纳米石墨烯GNP-B、纳米石墨烯GNP-C、多壁碳纳米管MWCNTs和石墨化多壁碳纳米管G-MWCNTs)为填料,采用两步法制备了不同质量分数(0.2%～3.0%)的纳米复合相变材料。扫描电镜分析表明纳米碳材料较好地被石蜡包覆,由于纳米碳材料具有不同的管状和层状结构,纳米复合材料表现出不同的比表面积。红外光谱分析(FT-IR)表明纳米碳材料与石蜡之间未发生化学反应,仅以物理方式彼此结合。差示扫描量热分析(DSC)表明,纳米碳材料的种类和浓度对纳米复合材料相变温度的影响很小,熔化和凝固过程中最大的相变温度差分别为0.74℃和1.11℃。但随碳纳米颗粒质量分数的增加,复合相变材料的相变潜热值逐渐减小。对于4种纳米复合材料,当质量分数为3%时,4种纳米复合材料(MWCNTs、G-MWCNTs、GNP-C和GNP-B)熔化过程的相变潜热相比纯石蜡分别降低了7.3%、13%、12%和12.8%,凝固过程的相变潜热相比纯石蜡分别降低了11.2%、19.9%、17.8%和11.4%。     

二氧化钒相变分析及应用

二氧化钒是一种热致变色材料,块体VO2在68℃时会从高温的西方晶系相变到低温的单斜晶系,而且相变可逆。由于其相变的特殊性,使VO2有广泛的应用。本文分析了二氧化钒相变晶体学、热力学和动力学特征;探讨了影响VO2薄膜相变的因素,并将薄膜相变特性和膜的制取及应用结合起来,以期更好地探讨二氧化钒相变的应用研究。     

无机水合盐相变材料Na2SO4·10H2O的研究进展

介绍TNa2SO4·10H2O用作相变材料的储能特性,综述了针对Na2SO4·10H2O过冷和相分离现象的解决方法以及Na2SO4·10H2O某些共晶盐的研究,同时简要概括了各因素对Na2SO4·10H2O结晶速度的影响,展望了NazSO4·10H2O未来的发展方向.Na2SO4·10H2O作为相变材料的研究主要集中在成核剂和增稠剂的选择,Na2SO4·10H2O的无机共晶盐表现出较好的储热性能,可以尝试研究在微、纳米级多孔限域作用下的无机水合盐及其共晶盐的储热性能.