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百变星君—氧化钒陶瓷
2020年02月27日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:296
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一篇小编给大家介绍了一种可以将电转换为声的材料,本次小编给大家介绍一个可以将电信号转变为“光信号的材料。这里之所以要强调光色,因为它可以不同电压信号转化为不同颜色,它这种光学属性被称之为——电致变色,这种光学属性让人们利用它开发出一种低功耗的显示技术就是氧化钒陶瓷。

还是一样大家看元素周期表,钒是第23号,最外层电子排布为3p34S2——也就是说,它被氧化形成金属陶瓷以后,一般是失去5个电子,呈现+5,上一篇我们讲过4个化学键能够形成相对疏松的晶格结构,那5个化学键会形成什么结构?

 

因为钒具有最高+5价的可能性,所以钒的化合物能够形成更疏松,多变的晶体结构。如下是一些化合物的结构示意。明显可见晶体在某一个方向存在通道,这个通道使这些化合物拥有可能的三种应用:1.作为离子传输通道固态电池;2.外力发生变形相变材料;3.元素掺杂---特殊半导体。

 

如下表是一些典型氧化钒的化合物特性。

 

氧化钒陶瓷应用

1,固态电池,目前锂电池的核心在于阳极材料的开发, 五氧化二钒(V2O5)是一种典型的层状过渡金属氧化物材料,具有高的比容量和成本低廉等特点,因此有望成为一种理想的正极材料。但是V2O5循环稳定性差、电导率低和锂离子扩散系数低等问题严重限制了它锂离子电池中的应用, 香港城市大学朱剑豪教授和华中科技大学武汉光电国家实验室霍开富教授课题组合作开发了一种氧缺陷修饰的V2O5纳米片正极材料。通过引入特定氧缺陷, 在提高活性材料导电性的同时还能促进锂离子的扩散和改善循环稳定性, 0.1 A/g电流时首次放电容量高达260 mAh/g,库伦效率高达98.6%200次充放电循环测试中,电池稳定后平均每循环比容量衰减低于0.05%

 

2,相变红外检测:我们知道人眼能够看到的光线波长:380~680nm这个范围,大于680nm的波长称之为红外线,人眼是看不到的.于是在夜晚,我们什么都看不清楚,但是我们在军事体材种中能看到一种叫夜视仪的东西,它能够波捉到人体释放出来的红外线(其实只要有温度的物体时刻都在向外释放红外线)。还有热追踪导弹,都是利用了热敏元件来捕捉战斗机的尾焰(温度高,辐射强),导弹的头部那个亮亮的窗口内部就是一个红外追踪头

 

像我们一般进他国海关时候都会进一个门,这门就就装了1颗热成像仪,用于人体体温的测量,以侦测人员的身体健康状态

 

这些应用中不得不提到氧化钒的作用: 氧化钒被成为第三代红外材料.属于热敏电阻性材料,它的电阻对温度极为敏感,最大优点在于测量过程中不需要制冷(背景噪音小),这是前两代红外材料无法比拟的优势. 因此它很容易被制成如下的红外传感器不需要额外制冷单元就可以工作. 如下图是一个红外传感器。目前全球80%以上非制冷型红外探测器都被氧化钒占据着,这里顺便提一下:高阶的红外传感器目前国际对中国是禁运的,主要用于两个地方,一个是军事中的夜视仪/热追踪导弹牵引器;一个就是高精密材料分析中会应用到FTIR(傅里叶红外分析,目前我们过科研机构使用FTIR 中的芯片几乎都时国外垄断, 如果你能够后续持续读完小编的系列文章,你会感觉到中国的基础材料科学其实比较弱的,我经常跟我朋友讲,从另外一个角度来说,就是百废待兴。所以啊,各位同行们,方向指明了,朝基础材料去发展不会有错的。

 

3.特殊半导体(电致变色),氧化钒还有一个特殊功能就是通电后透过率发生变化,而且不同波长还不一样,基于这种原理,一些高端的应用场合(装修),可以讲氧化钒镀在玻璃上,可以通过电压来调节窗子透过不同的颜色。今年某公司推出了一款手机,手机的正面采用了一块AMOLED显示屏,背面采用了电致变色技术,如果这个技术能够被广泛应用的话,那么将会带来氧化钒陶瓷应用的一波狂潮。

 

文末小编给大家总结一下:氧化钒是一个非常有潜力的高端氧化陶瓷材料,尤其在一些高精尖的科技领域,我国在逐步追赶国外技术的同时,应用方面也有了更多的创新应用市场,这是我国的优势。这个材料之所以如此优秀,在于它的+5价导致其能够构成结构不稳定的晶体,z对对外部因素使敏感的,每种晶体与晶体之间的电/光特性都会有显著差异,尤其在相变的临界点,一点压力,温度,电压都会让其特性发生显著变化。

 

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