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VO2薄膜具有特异的相变性能,使之成为新型智能窗系统中一个重要的材料。但由于其可见光透过率比较低,在一定程度上限制了其应用。通过在薄膜上镀一层透明薄膜,可以降低薄膜的反射率,进而提高其光透过,同时也能够起到保护VO2薄膜的作用。虽然目前已经在一些文献中有相关报道,但是均是以物理法制备,本论文以纯液相法的路线,在已比较成熟制备的VO2薄膜上,对成膜工艺,增透结构理论模拟及性能预测,增透后VO2薄膜性能的变化等方面做了深入的探讨,为开发低成本、纯液相的方法制备具有优异性能的VO2智能调控薄膜打下基础。
具体来说,本论文的主要研究结论有以下几点:
1)研究了旋涂法制备溶胶凝胶膜的膜厚控制工艺,得到在一定浓度下,薄膜的厚度与匀胶机的转速成负指数关系,得到的值与理论值有一定的吻合性。通过改变匀胶机转速能够比较准确并的将增透的厚度控制在需要的波段内。通过良好的控制成膜后的后处理工艺,可以提高薄膜厚度控制的稳定性。
2)模拟了薄膜的反射透过曲线,拟合结果与实验结果有比较好的相符性。在此基础,结合SiO2或者TiO2等单层非吸收膜的透过曲线,可拟合出薄膜的厚度和折射率,拟合结果具有很好的稳定性和较好的准确性,可用于比较不同工艺下制备的薄膜的折射率,膜厚的变化。同时,制备出几种结构的增透膜,实验结果与理论结果符合性较好。
3)以液相法制备了不同厚度的VO2薄膜。比较了其透射反射光谱,薄膜厚度到一定程度后(约100nm左右),由于干涉作用,可见光反射率降低,透过率得到改善,样品具有很好的调控性能,但薄膜整体反射率很低,不适合增透。同时通过实验结果验证了理论分析。
4)在VO2薄膜上成功的制备了SiO2和TiO2增透膜,具有很好的性能。探讨了对不同厚度的VO2薄膜的增透情况,得出结论:薄膜的厚度降低可以提高透过率,同时对增透的效果不会有很大的影响;研究了不同厚度的增透膜的增透效果,发现利用较厚的TiO2薄膜的第一增透峰位1000nm左右,第二增透峰位于可见光波段中间,可以在损失比较小的增透率的情况下,大大的提高太阳光能量调节效率,实验值提高率超过了50%;研究了增透后薄膜的退火,对于SiO2增透的VO2薄膜在惰性气氛下加热到550℃保温10min,VO2薄膜热色性能受的影响不是很大,而TiO2增透的VO2薄膜470℃退火后,热色系能已经比较明显,VO2薄膜的热滞回线形状和位置有明显的变化。最后理论模拟了了单层,多层增透膜的透过曲线,并与实际比较,拟合结果可用作定性说明问题,为实验做指导。