Mn掺杂ZnO材料的制备与热致变色性能研究

用固相反应法制备不同Mn掺杂比的ZnO粉体(Zn_(1-x)Mn_(x)O),用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、紫外/可见/近红外漫反射测试仪(UV-Vis)、X射线光电子能谱仪(XPS)对样品的成分结构、微观形貌等进行表征。结果表明:当Mn的摩尔分数<7%时,Mn能完全进入ZnO晶格,不会引起ZnO六方纤锌矿结构的改变;当Mn的摩尔分数≥7%时会形成杂质相,且Mn掺杂比增大,破坏了ZnO晶体结构的完整性。常温下,Mn的摩尔分数为1%的ZnO粉体的颜色为蜜柑色,随掺杂比例增大,颜色逐渐变深。此外,当测试温度从常温升至400℃时,样品颜色由蜜柑色变为灰茶色,当冷却到常温时,样品的颜色又恢复到原色,具有颜色可逆性。

Al掺杂Fe_(2)(MoO_(4))_(3)的热致变色性能研究

通过溶胶凝胶法制备了单斜Fe_(2)(MoO_(4))_(3)到单斜Al_(2)(MoO_(4))_(3)固溶体系列的Fe_(2-x)Al_(x)(MoO_(4))_(3)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0)粉末样品。通过X射线衍射发现所有样品都具有相同的单斜相结构,没有发生相分离,成功做到不同比例下的Fe_(2-x)Al_(x)(MoO_(4))_(3)共存。单斜Fe_(2)(MoO_(4))_(3)的晶胞体积随铝含量增加而减小,这与Al^(3+)取代Fe^(3+)的进入有关。在600℃下烧制的x=1.6的组合物表现出最好的可逆热致变色性能。基于电荷转移机理的无机可逆热致变色材料具有随温度连续变色的特性,本研究将对钼酸盐基质中的发色团离子之间相互作用的理论机理进行解释,进一步提升新型热致变色材料的可控调节制备及应用。

化学气相沉积法制备智能窗用热致变色VO_(2)薄膜的研究进展

热致变色智能窗是通过在玻璃上沉积温度刺激响应型材料,实现根据环境温度调控窗户玻璃的太阳光透过率,减少建筑物能耗的节能窗户。二氧化钒(VO_(2))是一种典型的热致相变材料,在~68℃发生金属-绝缘体相变,相变前后伴随光学性能的显著变化,在智能窗等多个领域有潜在的技术应用。然而,当前VO_(2)基热致变色智能窗的应用仍存在着相变温度(τc)偏高、可见光透过率(Tlum)低和太阳能调节效率(ΔTsol)不足等问题,无法满足实际建筑节能的需求。为了解决这些问题,研究人员开展了广泛而深入的工作。化学气相沉积法(Chemical vapor deposition,CVD)能够以合理的成本生产高质量、大面积的VO_(2)薄膜,受到研究者青睐。本文总结了近年来利用CVD技术制备VO_(2)薄膜的研究进展,系统介绍常压化学气相沉积、气溶胶辅助化学气相沉积、低压化学气相沉积、金属有机物化学气相沉积、原子层沉积和等离子体增强化学气相沉积等CVD工艺,分析了反应物种类及比例、反应温度、压力、载体流量等因素对VO_(2)薄膜质量的影响,并结合元素掺杂、纳米复合薄膜、多层膜结构等对VO_(2)薄膜的性能调控与优化进行总结,最后对未来等离子体增强化学气相沉积制备VO_(2)薄膜的研究前景做出展望。

OBD-1(黑色)可逆热致变色微胶囊制备及其在防伪领域的应用

当今社会,假冒伪劣产品泛滥,给社会经济带来严重的负面影响。旨在研发一种灵敏度高、温变区间小、耐酸耐碱的OBD-1(黑色)可逆热致变色微胶囊,并将其应用在温变防伪涂料。选取黑色发色剂OBD-1、双酚A、十六醇为芯材料,脲醛树脂为壁材料,通过原位聚合法制备微胶囊。利用显微镜观察微胶囊的外部形貌,通过激光粒径测定仪对微胶囊粒径及粒径分布范围进行了测定,考察了微胶囊制备时的不同的制备条件对微胶囊粒径大小和样品性能的影响,并得到最佳制备比例。

基于热致变色溶液的焦耳定律实验装置改进与定量探究

本套焦耳定律的实验教具利用了不同阻值且成比例的陶瓷电阻(5Ω和10Ω)作为发热源,并创新性地使用热致变色溶液作为指示物,通过将发热源放置在具有热致变色特性的氯化钴溶液中,观察通电后氯化钴溶液的变色情况,可以直观地对比相等时间、相同电流下,不同阻值的发热源产生热量的情况.定性验证的同时,利用测温探头记录变化相同温度,不同电阻的加热时间,分析两者的比值关系实现对焦耳定律实验的定量探究.

“配合物[Ni(Me_(3)en)(acac)]BPh_(4)的溶剂/热致变色行为研究”实验实施结果与讨论——第10届全国大学生化学实验邀请赛无机及分析化学实验试题部分内容实施结果与讨论

介绍南京大学为“第10届全国大学生化学实验邀请赛”设计的“无机及分析化学实验试题”,即“配合物[Ni(Me_(3)en)(acac)]BPh_(4)的合成及其溶剂/热致变色行为研究”实验中有关溶剂/热致变色行为研究部分实验实施过程、结果及其有关问题探讨内容等。以所展示的详细直观的溶剂/热致变色实验现象启发学生探讨和解释其溶剂/热致变色的原理,总结其溶剂/热致变色规律,让学生直观认识配合物的结构决定其性质的涵义,培养学生分析、判断、归纳、总结的能力以及批判性思维能力。

可逆热致变色相变微胶囊的热响应及光热转换性能

为优化相变微胶囊对温度的响应效果,采用nano-Al_(2)O_(3)杂化三聚氰胺脲醛树脂壁材制备响应优化型可逆热致变色相变微胶囊。采用ESEM、FTIR、DSC、FLIR、UV-Vis和模拟光源表征微胶囊的微观形貌、化学结构、储热性能、热响应性能、反射率和光热转换性能,分析其响应优化型热致变色机理。结果表明,当nano-Al_(2)O_(3)的掺量达到5%时,RTPCMs-5%的相变潜热为118.13 J/g,包封率为72.4%(>70%),导热率为0.2387 W/(m·K),比RTPCMs-0%提升了61.3%。RTPCMs-5%的有机无机杂化外壳能够为声子提供高效的热传递通道,将定量的热能更加高效地传递到芯材并引起醌式结构的改变,使其具备优异的温度响应效果。RTPCMs-5%对550~630 nm的黄橙光波段有较强的吸收能力,在模拟太阳光源照射下光热转换效率为67.6%,比RTPCMs-0%提升了11.5%,展现出良好的光热转换性能。

热致变色过渡金属配合物的变色机理及应用

社会的智能化是未来发展的必然趋势。智能材料作为智能化变革的基础,成为了近几年研究的热点。热致变色材料是一种智能变色材料,可以随着外界温度的改变发生颜色变化,被广泛应用于智能窗、温度传感、防伪、智能纺织、变色涂料等领域。热致变色材料的种类繁多,其中过渡金属配合物热致变色材料通常变色温度较低、变色现象明显并且拥有较独特的电子传递特性,具有良好的应用前景,受到了研究者的广泛关注。在热致变色过渡金属配合物发展初期,科学家们主要研究的是配合物的结构和变色机理,关于配合物应用方面的研究很少,这主要是由于热致变色过渡金属配合物自身具有缺陷(如摩尔吸光系数低、变色需要溶剂等)。在最近十几年,科学家们通过各种方法手段增加热致变色过渡金属配合物的实用性,例如使用离子液、新型配体以及与其他功能材料复合等手段,使热致变色过渡金属配合物在各个领域的应用都取得了很大进展,但相关综述还较少。只有掌握热致变色材料的变色机理,才能更好地设计符合不同应用场景的热致变色材料,本文首先对热致变色过渡金属配合物的变色机理进行介绍,常见变色机理包括构型变化、配体改变、自旋交叉,然后归纳总结了最近几年热致变色过渡金属配合物在温度传感器、智能窗等领域中应用的研究进展,最后对其相关领域未来的研究方向进行了展望。

限域相变对热致变色环氧绝缘材料介电松弛特性的影响

本文研究了热致变色微胶囊环氧绝缘材料的介电松弛特性及机理.结果表明,热致变色微胶囊环氧绝缘材料表现出非单调介电松弛特性,即在58—66℃温度范围内,介电松弛时间随温度升高而逐渐延长,无法通过传统的Arrhenius或Vogel-Fulcher-Tammann方程进行描述.分析认为,该非单调介电松弛特性主要源于微胶囊内限域相变引发的自由体积变化.随着温度的升高,微胶囊有限空间内发生固-液相变,使得微胶囊内的自由体积逐渐减小,限制了偶极子随外电场的定向过程,导致介电松弛时间逐渐延长.采用限域介电松弛模型拟合了热致变色环氧试样的非单调介电松弛特性,并得到了介电松弛活化能.不同微胶囊含量的热致变色试样的介电松弛活化能均处于相同的数量级,表明其非单调介电松弛过程均发生于热致变色微胶囊内,验证了限域相变对非单调介电松弛特性的作用.

超疏水可逆热致变色智能感温涂层的制备及其性能的研究

电气设备发热往往是故障出现的预兆。因此,温度监测是设备巡检的重要部分。研究选用室温硫化硅橡胶作为基体,通过添加变色微胶囊和二氧化硅纳米颗粒构造微纳复合层级结构,简单喷涂后即可得到智能感温超疏水涂层。制备得到的涂层具有优异的稳定性,即使在紫外线照射、砂纸磨损、胶带剥离和强碱/酸溶液处理后仍保持超疏水性。此外,涂层在表面温度升高时由粉红色变为无色,降低后会变回粉红色,颜色能随温度变化可逆重复变化;单位长度沿面放电电压可达10.62kV/cm。由此,该涂层在保证机械性能、提升电气性能的同时实现了带电设备可逆示温。

可逆热致变色纤维素膜的制备及性能

采用真空辅助浸渍法将热致变色复合物(TC)浸渍到纤维素膜(Cellulose film)中,成功制备了可逆的热致变色纤维素膜(TC film)材料,并对热致变色纤维素膜的性能参数进行表征分析。结果表明热致纤维素膜具有合适的相变温度、较大的潜热和良好的热稳定性。更重要的是,热致变色纤维素膜具有优异的可逆热致变色能力,通过颜色从深蓝色到灰白色的变化,可以明显地显示相变过程和温度。优异的可逆热致变色能力和热稳定性使热致变色纤维素膜在保温、装饰、家具和储存等方面有着巨大的应用潜力。

热致变色智能窗膜的节能效果及前景分析

窗体等玻璃单元在建筑与环境的热交换中起重要作用,对现有建筑的玻璃单元进行节能升级改造可降低碳排放。介绍了二氧化钒(VO_(2))作为热致变色材料在智能窗膜中的应用,分析了VO_(2)基智能窗膜的结构、节能原理,进行了节能对比实验,并在实际环境下进行了节能效果测试。研究发现,VO_(2)基智能窗膜在夏天制冷条件下可节能18.8%,节能效果与常规隔热窗膜相当;而在冬天制热条件下可节约能耗22.5%,节能效果优于常规隔热窗膜。

可逆热致变色光热超疏水涂层的制备及其抗冰性能的研究

以脂肪族聚氨酯、丙烯酸异冰片酯混合物为胶黏剂,气相二氧化硅为疏水剂,可逆热致变色微胶囊为光热试剂,制备了一系列可逆热致变色超疏水涂层。实验表明,热致变色光热超疏水涂层水接触角达168°,由于微胶囊的引入,涂层具有高温脱色、低温黑色的特性,可以智能控制涂层的温度,同时也具备抗冰性能,较空白铝片可延迟结冰长达485 s,在近红外(808 nm)光辐照下70 s内融冰,为拓展超疏水涂层的智能化和多功能化应用提供了切实的方法。

热致变色微胶囊环氧复合绝缘材料介电性能的研究

本文制备了热致变色微胶囊环氧树脂复合绝缘材料(TEP),并对其工频介电常数(ε_(r))、介质损耗因数(tanδ)以及直流电导率(σ)的温度特性进行分析。结果表明:复合绝缘材料介电常数的温度特性在70℃时存在拐点,当温度低于70℃时,ε_(r)随温度升高迅速增大;当温度高于70℃时,ε_(r)随温度的变化率显著下降。tanδ在温度为50~70℃内显著降低。而添加热致变色微胶囊可以有效降低复合绝缘材料的直流电导率。在热致变色温度区间50~70℃内,热致变色微胶囊内部会发生固液相变,这是导致ε_(r)和tanδ特殊温度特性的主要原因。在固液相变过程中,微胶囊内芯材的分子活性逐渐增强,使其随外电场转向极化所需克服的阻力减小,导致ε_(r)随温度升高迅速增大、tanδ显著降低。当微胶囊内芯材全部转变为液态后,其分子活性随温度变化程度减小,导致ε_(r)随温度的变化显著降低。

TF-R1-脲醛树脂原位聚合法制备可逆热致变色微胶囊

以热(压)敏玫红TF-R1、双酚A、十六醇为原料,制备了TF-R1可逆热致变色复配物,然后以复配物为芯材、脲醛树脂为壁材制备了可逆热致变色微胶囊,探究了原料配比对复配物变色性能的影响、转速及SiO2对芯材乳化液粒径的影响及反应条件对微胶囊成型的影响,并评价了微胶囊的变色性能及热稳定性。结果表明,最佳原料配比m(TF-R1)∶m(双酚A)∶m(十六醇)为1∶5∶60,复配物的温变区间为47.4~52.7℃;最佳转速为2000 r·min^(-1),加入适量SiO2能够有效分散芯材乳化液;当n(尿素)∶n(甲醛)为2∶3时,脲醛树脂预聚体的性能最佳;在预聚体浓度为25%、芯壁比为1∶3.5、缩聚时间为2.75 h的最佳条件下,制备的微胶囊的温变区间为50.1~56.3℃,变色时间为70.7 s,复色时间为65.1 s,变色可逆性良好,灵敏度高。

可逆热致变色材料

本文就可逆热致变色材料的研究现状和发展趋势进行概述，重点介绍了可逆热致变色材料的组成、特性、变色机理及其应用。

可逆热致变色材料的变色机理及应用

本文介绍了热致变色材料的类别和发展趋势,着重介绍了可逆热致变色材料的变色机理及其应用。

热致变色沥青微观机理与温控性能

重点通过AFM(原子力显微镜)、GPC(凝胶渗透色谱)试验探究了热致变色沥青的微观机理,然后通过制作三层路面结构进行室内光照模拟试验,验证热致变色沥青的实际温控效果。试验结果表明:微观试验证明热致变色材料增加了沥青大分子和蜂状结构比例,表明热致变色沥青的性能提升。室内温控模拟试验证明,热致变色沥青路面可在夏季降低路面温度6.8℃,并且有效延缓冬季路面温度下降。

热致变色材料的分类及变色机理

介绍新型热记忆功能材料—热致变色材料的国内外研究开发进展,着重阐述热致变色材料的分类及变色机理,对热致变色材料的分类、不可逆与可逆热致变色材料的变色机理进行了详尽的论述。在热致变色材料中有机可逆热致变色材料优点众多,将是今后研究的热点方向。

绿–黄可逆电热致变色织物的制备及其性能

石墨烯因其优异的导电性、优越的柔韧性和环境稳定性,在可穿戴电子纺织品领域发挥了重要作用。本工作通过丝网印刷技术分别将自制的石墨烯浆料和复合热致变色油墨印在聚酯织物的正反面,构筑了一种石墨烯基绿–黄可逆电热致变色织物。采用SEM、XRD以及FTIR等分析了织物的结构性质和变色原理,采用红外热成像仪及全色差色度仪研究了织物的热学以及变色性能。结果表明:石墨烯电热致变色织物厚度约为250μm,在12 V电压下逐渐加热超过45℃,焦耳热主要通过热传导至变色层,结晶紫内酯的闭开环实现绿–黄可逆变色,其变色响应时间约为15s,褪色响应时间约为27s。石墨烯电热致变色织物经历30°~180°的弯曲角度后,电压–电流曲线保持稳定。经200次加热/冷却循环后,性能未发生明显衰退。本研究成功制备了颜色在绿–黄之间变化、响应迅速、循环性能良好的可逆电热致变色织物:石墨烯膜‖聚酯织物‖热致变色膜,在可穿戴显示领域有一定的应用前景。