Les scientifiques ont mis au point le concept d'une fenêtre intelligente, une fenêtre qui régule la quantité de chaleur et de lumière entrant dans un bâtiment. La fenêtre intelligente est un dispositif optique composé d'un substrat (verre ou autres matériaux transparents, etc.) et d'un matériau de gradation. Il peut être coloré ou décoloré dans certaines sections du spectre solaire sous certains facteurs physiques et chimiques, tels que l'éclairage, l'irradiation électromagnétique, le champ électrique, le gaz, la température, etc., entraînant une modification des caractéristiques optiques du matériau de gradation. Ainsi, le spectre absorbe ou réfléchit sélectivement le rayonnement solaire, pour protéger la lumière ultraviolette, ajuster l'intensité de la lumière solaire intérieure et la distribution de chaleur intérieure et extérieure, réduire la consommation d'énergie de refroidissement et de chauffage et réduire les émissions de carbone.
Selon les différentes méthodes d'excitation, les fenêtres intelligentes peuvent être divisées en trois catégories : thermochromique, gaz-chromique et électrochromique. Parmi eux, les Smart Windows électrochromes et thermochromes sont les sujets brûlants des recherches actuelles. En comparaison, les fenêtres intelligentes thermochromiques présentent les avantages d'une structure simple, d'aucune consommation d'énergie, d'une détection automatique du changement de température ambiante et d'un réglage dynamique de la transmission de la lumière. Le dioxyde de vanadium (VO2) est le matériau thermochromique inorganique le plus étudié. La fenêtre intelligente thermochromique au dioxyde de vanadium peut absorber plus de 90% de la lumière ultraviolette (si un absorbeur UV est ajouté, le taux d'absorption peut atteindre 99%), sans affecter la transmission de la lumière visible, en fonction du changement de température extérieure, ajustez la transmission de partie infrarouge de la lumière solaire.
Sur la base de cette application, le problème clé est de savoir comment rendre la température de transition de phase proche de la température ambiante, qui est généralement réduite par la méthode de dopage. La méthode de dopage est le principal moyen de réduire la température de transition de phase VO2. Le principe est de remplacer l'ion vanadium ou l'ion oxygène par un ion dopant pour détruire la liaison isopolaire entre les ions vanadium. En raison de la réduction de la liaison isopolaire des particules de vanadium, la transition de phase du semi-conducteur VO2 est active, ce qui entraîne la diminution de la température de transition de l'état semi-conducteur-métal.
Dioxyde de vanadium VO2 en phase pure, température de transition de phase 68℃
VO2 avec 1% de teneur en tungstène et température de transition de phase de 43℃
La température de transition de phase est de 30℃ avec 1,5% de VO2 dopé au tungstène
La température de transition de phase est de 20-25℃ avec 2% de VO2 dopé au tungstène
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