玻璃窗用自清洁智能节能涂料

近期，我室设计并合成了具有核壳结构的表面功能化VO2纳米颗粒（VSQ），并以聚二甲氧基硅氧烷作为粘合剂，制备了一种基于VO₂和VSQ超疏水自清洁智能节能复合涂层。VSQ涂层可以抵抗水、酸、碱等多种溶液的润湿，并且具有良好的机械稳定性，即使经落砂冲刷处理后仍表现出较好的疏水性。相关研究成果近期发表在复合材料类期刊《Composites Communications》上，第一作者为本室硕士研究生皮静。

【研究背景】

二氧化钒（VO₂）具有可逆的金属-绝缘体相变，在高温下为金属态，近红外光透过率低，而在低温下为绝缘体态，近红外光透过率高，是制备热致变色节能智能窗的理想材料之一。但目前VO₂基智能窗仍面临环境稳定性不足，表面易被污染并造成光学性能降低等问题，导致其应用严重受限。因此，发展环境稳定的VO₂材料，并将超抗润湿表面的设计理念融入其中，可赋予VO₂材料表面防污和自清洁性，对推动VO₂在热致变色智能窗领域的应用具有重要意义。

【主要内容】

这项工作采用正硅酸乙酯（TEOS）和二甲基十八烷基[3-（三甲氧基硅基）丙基]氯化铵（DMOAP）对VO₂进行改性，合成了具有核壳结构的表面功能化VO₂纳米颗粒（VSQ）。TEOS缩合形成的SiO₂壳层可提升VO₂的耐氧化性，含有长烷基链的DMOAP则赋予VO₂表面疏水性和耐化学腐蚀性。在此基础上，进一步以聚二甲氧基硅氧烷作为粘合剂，制备了VO₂和VSQ超疏水复合涂层。与VO₂涂层相比，VSQ涂层具有更好的环境稳定性、透光率（T_lum）和热调控能力（ΔT_sol）。

图1 VSQ超疏水复合涂层的制备流程图

图2 VSQ纳米颗粒的制备与结构表征

图3 VSQ复合涂层的微观形貌

图4 VSQ复合涂层的节能性与环境稳定性

图5 VSQ复合涂层抗润湿性与自清洁性能

该研究通过对VO₂纳米颗粒进行表面功能化，提高了VO₂的环境稳定性，并基于此制备了VO₂基超疏水复合涂层。该复合涂层展现出优异的自清洁性、透明性与热调控能力，为新型智能窗领域的研究提供了新思路。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101167