二氧化釩（ VO 2 ）是一種具有熱致相變特性的過渡金屬氧化物，在 68℃ 附近可發(fā)生由金屬態(tài)到半導(dǎo)體態(tài)的可逆相變，同時伴隨著光學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)的突變，因而在智能窗、激光防護(hù)膜、信息存儲、溫度傳感器以及光轉(zhuǎn)換器件等諸多領(lǐng)域存在應(yīng)用價值。近年來，節(jié)能技術(shù)受到越來越多的關(guān)注，因而 VO 2 薄膜作為一種無需消耗其它能量，僅根據(jù)溫度變化就可控制太陽光透過率的智能窗鍍膜材料，成為領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。從實(shí)際應(yīng)用角度講，智能窗用 VO 2 薄膜還存在一系列問題，主要有薄膜可見光透過率較低、太陽能調(diào)節(jié)率不理想、本征的棕黃色在實(shí)際使用過程中視覺效果較差等。

    針對 VO 2 熱致變色薄膜存在的問題，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所微納材料與技術(shù)研究中心設(shè)計并制備了一種可高效精準(zhǔn)控制合成的 SiO 2 /TiO 2 /VO 2 三層空心納米球（ TLHNs ）和基于 TLHNs 的多功能涂層。其中內(nèi)層氧化硅具有良好的減反性能，中層的氧化鈦具有光催化自清潔的性能，最外層的氧化釩具有良好的熱致變色效果。 TLHNs 涂層的低溫積分透光率為 74% ，太陽能調(diào)控效率為 12% ，在同類型多功能薄膜中為性能最優(yōu)。此外，研究人員還提出了一種巧妙的計算模型，可以快速獲得復(fù)雜納米粒子組裝涂層的有效折射率 （ n eff ） 。計算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相較致密平整的 VO 2 涂層，該工作提出的三層空心結(jié)構(gòu)能夠顯著降低涂層在可見光區(qū)域的折射率（ 600 nm 處由 2.25 降低至 1.33 ）和反射率（平均反射率由 22.3 ％降低至 5.3 ％）。

    這項(xiàng)工作為制備同時具有減反增透、自清潔和熱致變色三功能的復(fù)合涂層提供了新思路。相關(guān)研究成果以 Three-Layered Hollow Nanospheres Based Coatings with Ultrahigh-Performance of Energy-Saving, Antire ？ ection , and Self-Cleaning for Smart Windows 為題發(fā)表于近期出版的 Small 雜志（ DOI: 10.1002/smll.201801661 ）。理化所研究員賀軍輝是該論文的通訊作者，助理研究員姚琳是該論文的第一作者。

    相關(guān)研究工作得到國家自然科學(xué)基金（ 21571182 ）、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（ 2017YFA0207102 ）、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會（ 2016023 ）和理化所所長基金（ 2017-YL ）的大力支持。

    （a） VO 2 和SiO 2 /TiO 2 /VO 2 TLNHs涂層的高低溫透光率曲線，（b）/（c） TLNHs涂層的節(jié)能效果測試圖

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