VO2纳米粒子填充型聚合物薄膜电致相变特性

摘要

采用简单的水热法结合热处理工艺, 制备了高纯、形貌可控的纳米VO2 (M)颗粒, 得到了退火时间对颗粒形貌的影响, 首次揭示了VO2聚乙二醇复合薄膜电致相变过程, 建立了电致相变模型. 实验以V2O5和H2C2O4·2H2O为原料, 经180 ℃, 12 h水热处理后, 得到VO2 (B)纳米颗粒, 真空退火转化为VO2 (M). 结果表明, 退火时间越长, 纳米颗粒长度越短. 多次重复测试发现, 复合薄膜在电场作用下, 均能够发生显著的相变现象, 但同一样品的重复相变电压低于第1次测试数据. 在首次测试后, 相变电压和非线性系数随纳米VO2的长度减小而指数增加, 同时发现材料两端电压在相变后可维持在10 V附近. 分析认为, 复合薄膜的相变电压和非线性系数由颗粒内势垒和界面间势垒共同决定. 首次伏安测试降低了颗粒间势垒, 造成了材料的"激活"现象, 纳米颗粒平均长度越短, 导电通道中的界面间势垒越多, 导致相变电压和非线性系数升高. 实验发现, 电场作用是复合薄膜相变发生的决定因素, 相变后焦耳热对维持相变起主要作用.