O princípio do termocromismo ajusta principalmente a entrada da radiação solar (comprimento de onda concentrado em 190-3000nm) e a saída da energia do corpo negro através das janelas com base na temperatura ambiente. Os materiais termocrômicos alterarão sua transparência, absorvância e cor quando a temperatura mudar. O termocrômico pode ser usado como uma estratégia de design passivo para ajustar a transmitância do infravermelho próximo, mantendo a transmitância de luz visível, sem a necessidade de energia externa ou operação manual. Portanto, as janelas inteligentes termocrômicas se tornaram um tópico de pesquisa quente na construção de janelas de economia de energia devido à sua estrutura simples e amplas perspectivas de aplicativos.
Dióxido de vanádio (VO2)é um material de mudança de fase induzido termicamente que atraiu muita atenção no campo de janelas inteligentes. A principal característica do VO2 é que uma transição de metal reversível para isolante (MIT) ocorre em t ≈ 67 ℃, que pode ser usado diretamente como material de filme termoqurômico. A transição do metal para o isolador no filme fino do VO2 é acompanhada por uma mudança repentina na transmitância do infravermelho próximo: T> 67 ℃, no estado de metal rutilo tetragonal, a transmitância infravermelha diminui significativamente e se torna semi-transparente; T ＜ 67 ℃, estado de semicondutor monoclínico, alta transmitância de infravermelho, transparente [12-13]. Cerca de 50% da energia de radiação solar está concentrada na banda do infravermelho próximo, apenas dentro da faixa de VO2 que regula a transmitância solar antes e após a transição da fase. Idealmente, no inverno frio, as janelas inteligentes baseadas em VO2 podem permitir que a maior parte da radiação solar entre na sala; No verão quente, o VO2 passa por uma transição de fase e a luz do infravermelho próximo é refletido principalmente ao ar livre para evitar aumento da temperatura interna, como mostra a Figura 2C. Para aplicá-lo a janelas inteligentes de economia de energia, a temperatura de transição de fase do VO2 pode ser reduzida à temperatura ambiente ou até mesmo por meio de doping, controle de microestrutura, compósito, hibridação e outros métodos. Devido à temperatura de transição de fase do VO2 inorgânico mais próximo da temperatura ambiente, e a transição de fase rápida e reversível com boa repetibilidade, filmes finos de VO2 são a escolha preferida para a próxima geração de revestimentos inteligentes.
Os processos de preparação dos filmes finos de VO2 incluem principalmente a pulverização física de magnetron, sol-gel, deposição de vapor químico, deposição hidrotérmica e laser pulsada. Pesquisadores em casa e no exterior fizeram muito trabalho e alcançaram resultados frutíferos na preparação, mecanismo de transição de fase e melhoria da eficiência de escurecimento de filmes finos de VO2. No entanto, ainda existem gargalos e desafios na transição de aplicações laboratoriais para práticas, como alta temperatura de transição de fase VO2, baixa eficiência da regulação da luz solar, baixa transmitância de luz visível, baixa estabilidade climática e cor pouco atraente (amarelo acastanhado). The research on VO modification includes element doping, multi-layer film structure design, microstructure design, etc. The Jin Pingshi research group at the Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, a representative research institution in China, has done a lot of systematic work in this area: doping of VO2 based smart windows, microstructure design and regulation, multi-layer composite, multifunctionality, working performance, Preparação flexível de baixa temperatura, regulação de cores, conforto da pele, simpatia antibacteriana e ambiental, etc.
Além dos materiais inteligentes do VO2, atualmente, muitos novos materiais de responsabilidade térmica, incluindo hidrogéis, líquidos iônicos, perovskita e metamateriais, também são usados na pesquisa de janelas inteligentes termocrômicas.
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