Investigation of the technology for obtaining thin coatings of vanadium pentoxide for the production of smart windows

Investigación de la tecnología de obtención de recubrimientos finos de pentóxido de vanadio para la producción de ventanas inteligentes

Este artículo aborda el dopado de pentaóxido de vanadio con wolframio en diversas cantidades y la obtención de recubrimientos utilizados en la producción de "ventanas inteligentes" a partir de la masa fundida resultante. Las propiedades de los recubrimientos obtenidos se determinaron mediante difracción de rayos X (DRX) y microscopio electrónico de barrido (MEB). Se investigaron las propiedades termo-ópticas, concretamente la reflectancia solar y la emitancia IR, y se correlacionaron con el efecto del dopaje de tungsteno en películas delgadas de óxido de vanadio.

INTRODUCCIÓN

En los últimos años, muchos investigadores [1-3] han estudiado diversas formas de obtener recubrimientos finos de óxido de vanadio, así como sus propiedades físicas y químicas. Durante la producción de materiales de envasado a partir de óxidos de vanadio, se suministraba gas oxígeno a la máquina de pulverización y se mezclaba con gases inertes (como el argón). El oxígeno reacciona con los átomos de vanadio en la masa fundida para formar óxido de vanadio, que se utiliza como revestimiento. Este método se denomina pulverización reactiva por magnetrón [4]. Durante el proceso, se controlan cuidadosamente las condiciones del proceso de envasado, como el caudal de oxígeno y la temperatura del material con el que se fabrica el envase [5-7]. La razón principal que impulsó muchos de estos estudios científicos es la ventaja de utilizar vanadio en la producción de diversas "ventanas inteligentes".

Debido a la presencia de muchas fases de óxido de vanadio y a las propiedades ópticas únicas de sus diferentes fases, este material se utiliza actualmente en muchas industrias.

Por ejemplo, mientras que el V₂O₅ se utiliza como catalizador en el electrocromismo y en la fabricación de equipos ópticos, el VO₂ se emplea como "ventana inteligente" y dispositivo de conmutación [4]. El interés científico y técnico por las propiedades ópticas y termo-ópticas de los óxidos de vanadio de aleación de tungsteno utilizados en la producción de ventanas inteligentes es cada vez mayor. La principal razón de este aumento del interés son las particularidades de las propiedades ópticas del recubrimiento de vanadio, que a menudo se alea con metales de valencia variable. Es decir, estos revestimientos de aleación, que se realizan sobre las superficies de las ventanas de cristal, tienen la propiedad de "regular" los rayos solares cuando se utilizan para construir edificios. El mecanismo de la propiedad "reguladora" de dicha luz solar puede explicarse por el siguiente fenómeno. Durante la aleación con el wolframio, el óxido de vanadio se llena parcialmente de orbitales d y forma una estructura química compleja. Bajo su influencia, el recubrimiento de nanopartículas aplicado a la superficie de una ventana de cristal forma las propiedades de los enlaces metálicos y la variabilidad de los conductores ópticos.