[發明專利]一種ZnO/VO2復合熱相變材料及制備方法

有效

• 申請號: 201410271430.7
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104032372A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 尹海宏;王志亮;宋長青;陳云;施敏;張雪鋒;朱友華
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C30B29/16
• 分類號: C30B29/16;C30B29/62;C30B28/14;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 吳靜安

1.一種ZnO/VO₂復合熱相變材料，其特征在于：依附在氧化鋁襯底上并具有呈周期性排列分布的單元，每個單元是由包覆VO₂多晶殼層的若干ZnO四角棒構成的單晶納米結構，相變溫度為71.2℃，具有可逆的金屬—絕緣相變特性。

2.根據權利要求1所述的一種ZnO/VO₂復合熱相變材料，其特征在于：所述呈周期性排列分布的單元按矩陣方式排列分布，行間距為600μm，列間距為200μm。

3.根據權利要求2所述的一種ZnO/VO₂復合熱相變材料，其特征在于：每一所述單元呈圓角矩形，長度為400μm，寬度為150μm。

4.根據權利要求1所述的一種ZnO/VO₂復合熱相變材料，其特征在于：所述單晶納米結構的ZnO中心核的直徑為約550～650nm，VO₂多晶殼層的厚度為80～120nm，每個棒的長度為3～5μm，棒與棒之間的夾角呈109°。

5.根據權利要求1所述的一種ZnO/VO₂復合熱相變材料，其特征在于：所述ZnO四角棒的棒核空間群為P63mc(186)，晶格常量為生長方向為[0001]晶向。

6.根據權利要求1所述的一種ZnO/VO₂復合熱相變材料，其特征在于：所述VO₂多晶殼層室溫下呈單斜晶相，空間群為P21/c，晶格常量為

7.如權利要求1所述相變材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

第一步，將ZnO粉末和石墨粉按1:1的質量比例進行混合攪拌，裝入石英舟，放置于水平管式爐爐管的中心位置，該爐中置有氧化鋁襯底，控制襯底與石英舟的距離在8～15cm上，所述襯底上覆蓋一片設有周期性排列分布孔的不銹鋼模板；

第二步，爐管中心的溫度以8～12℃/min速率升溫至290～310℃，并保持15～25分鐘，然后自然冷卻到180℃；再通入純度和流量分別為98.5％～99.999％和400～520sccm的氮氣作為載氣，以10～20℃/min的速率升溫使爐腔中心溫度至475～485C，保持35～45分鐘，自然冷卻到室溫，取出氧化鋁襯底，最終在所述襯底上沉積得到純凈的ZnO白色產物；

第三步，用乙酰丙酮氧釩為釩原料，并放入化學氣相沉積系統中的沉積爐腔前端，控制放置區域的溫度在200℃～250℃，將沉積有ZnO白色產物的襯底作為模板，放入所述沉積爐腔中間位置，接著排除所述系統中的氧氣；然后將純度均為99.999％、體積比為8:92～11:89氧氣和氮氣的混合，形成載氣，并將該載氣以40～65sccm流量通入所述系統中，控制ZnO模板所在位置的溫度在490℃～510℃之間，加熱25～35分鐘后，關停系統，自然降溫，襯底上的產物由白色變為黑灰色；

第四步，移除所述不銹鋼金屬模板，最終在所述襯底上得到周期性排列的ZnO/VO₂復合熱相變材料。

8.根據權利要求7所述相變材料的制備方法，其特征在于：第三步中加熱時間的長短可控制VO₂多晶殼層的厚度。

9.根據權利要求7所述相變材料的制備方法，其特征在于：所述模板上周期性排列分布孔，按矩陣排列分布，所述孔的行間距為600μm，列間距為200μm。

10.根據權利要求9所述相變材料的制備方法，其特征在于：所述孔為長度為400μm，寬度為150μm的圓角矩形孔。