[發(fā)明專利]一種二氧化釩基熱致變色固液復合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610664006.8
• 申請日: 2016-08-12
• 公開（公告）號: CN108300002B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金平實;朱婧婷;包山虎;紀士東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C09D127/16
• 分類號: C09D127/16;C09D5/26;C09D7/61;C03C17/00;C09K9/00
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

本發(fā)明涉及一種二氧化釩基熱致變色固液復合材料及其制備方法和應(yīng)用，包括含有二氧化釩顆粒的固相有機聚合物材料以及以微小液滴的形式分散于所述含有二氧化釩顆粒的固相有機聚合物材料中的液相熱致變色材料，所述液相熱致變色材料包含含羥基離子液體、可轉(zhuǎn)變金屬離子和能與所述可轉(zhuǎn)變金屬離子形成高吸光度配合物的高吸光度配位基。本發(fā)明將含有二氧化釩顆粒的固相有機聚合物材料與均勻分散其中的含羥基離子液體液相熱致變色材料結(jié)合，實現(xiàn)優(yōu)化二氧化釩基熱致變色固液復合材料的調(diào)光性能的同時，提高材料的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高性能無機-有機復合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及熱致變色材料及其節(jié)能環(huán)保應(yīng)用。

背景技術(shù)

全球能源短缺問題日益嚴重，過度碳排放引起環(huán)境日益惡化，節(jié)能減排已成為當前各國的首要任務(wù)。據(jù)估計，在社會總能耗中建筑能耗占30％以上，因此，推進建筑節(jié)能是節(jié)能減排、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重點措施之一。

建筑能耗中很大部分用于空調(diào)，而玻璃窗作為建筑與外界進行熱交換的主要通道，成為空調(diào)能源流失的主要途徑。因此，使用各種類型的節(jié)能窗，能有效地降低能耗，達到節(jié)能環(huán)保的目的。

現(xiàn)有市場節(jié)能窗主流產(chǎn)品為低輻射(Low-E)玻璃和熱反射玻璃等，由于技術(shù)成熟，價格便宜，隔熱性能良好，被廣泛應(yīng)用于建筑節(jié)能。但由于上述節(jié)能窗光學性能不能因季節(jié)變化和認為需求隨意改變，難以適應(yīng)我國大多數(shù)冬寒夏熱地區(qū)的節(jié)能需求和人們對居住環(huán)境舒適程度越來越高的要求。于是，被稱為“智能節(jié)能窗”的新的節(jié)能產(chǎn)品便應(yīng)運而生。

智能節(jié)能窗使用光學性能可變的致變色材料，利用其對各種物理刺激產(chǎn)生的透反射性能等變化，達到室內(nèi)環(huán)境光熱的可控調(diào)節(jié)目的。顯然，智能節(jié)能窗可適應(yīng)絕大部分地區(qū)和不同氣候條件的需求，也使室內(nèi)居住環(huán)境對人更加適宜。

根據(jù)物理刺激種類與變色機理，有電致變色，氣致變色，光致變色，熱致變色等多個種類的智能節(jié)能窗。

在各種類型的智能節(jié)能窗中，利用二氧化釩室溫附近的半導體-金屬可逆相變原理研制的熱致變色節(jié)能窗，具有結(jié)構(gòu)簡單，材料用量少，完全不用開關(guān)或人工能源控制就能順應(yīng)環(huán)境溫度變化而實現(xiàn)自動光熱調(diào)控等顯著優(yōu)點，在各國獲得重視并相繼研發(fā)。其中，使用納米二氧化釩的溫控智能節(jié)能貼膜技術(shù)已率先在我國獲得突破，制備出的二氧化釩基溫控智能節(jié)能貼膜即將投放市場。

但是，作為上述技術(shù)的主要發(fā)明者，同時注意到上述二氧化釩溫控智能節(jié)能窗依然存在以下若干不足：

(1)對日射紅外波段具有較高的調(diào)節(jié)幅度，但對占日射總能量50％的可見光波段幾乎不具有調(diào)節(jié)作用，其結(jié)果降低了總?cè)丈湔{(diào)節(jié)率；

(2)由于在可見光波段不具有明顯的調(diào)節(jié)作用，無法利用這種調(diào)節(jié)產(chǎn)生足夠的視覺變化，從而無助于對顧客進行強有力的調(diào)節(jié)效果演示，對產(chǎn)品的宣傳和推廣造成決定性的不良影響；

(3)對短波段可見光具有強烈的吸收效應(yīng)，導致薄膜黃色發(fā)色。

迄今尚無成熟技術(shù)從根本上解決上述若干問題。顯而易見，上述問題的解決將意味著二氧化釩基熱致變色節(jié)能窗應(yīng)用技術(shù)的飛躍性突破。

本發(fā)明人基于對熱致變色材料的長期研發(fā)經(jīng)驗，通過反復實驗，首次發(fā)現(xiàn)通過結(jié)合二氧化釩材料與配位基轉(zhuǎn)換體熱致變色材料構(gòu)成一種全新的復合材料，可以使新材料的熱致變色效應(yīng)涵蓋包括可見光和紅外波段的日射全波段范圍，在調(diào)節(jié)能力和舒適程度上都有了飛躍的進步，并已經(jīng)申請專利201610111868.8。

其中，配位基轉(zhuǎn)換體熱致變色(Ligand Exchange Thermochromic簡稱LETC)材料通過不同溫度下可轉(zhuǎn)變金屬離子與不同的配位基結(jié)合，形成具有不同吸收度的配合物，從而產(chǎn)生熱致變色效應(yīng)，一般來說，在低溫下，金屬離子與低吸收度配位基結(jié)合形成低吸光度配合物，具有較高的透過率；在高溫下，金屬離子轉(zhuǎn)而與高吸收度配位基結(jié)合形成高吸光度配合物，具有較低的透過率。這種溫控光學變化是可逆的，主要產(chǎn)生于可見光波段特定波長范圍。