上一篇小編給大家介紹了一種可以將電轉(zhuǎn)換為聲的材料，本次小編給大家介紹一個可以將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>“光色”信號的材料。這里之所以要強(qiáng)調(diào)光色，是因?yàn)樗梢?/span>把不同的電壓信號轉(zhuǎn)化為不同的顏色，它這種光學(xué)屬性被稱之為——電致變色，這種光學(xué)屬性讓人們利用它開發(fā)出了一種低功耗的顯示技術(shù)，它就是氧化釩陶瓷。

還是一樣大家看元素周期表，釩是第23號，最外層電子排布為3p³4S²——也就是說，它被氧化形成金屬陶瓷以后,一般是失去5個電子,呈現(xiàn)+5價(jià),上一篇我們講過4個化學(xué)鍵能夠形成相對疏松的晶格結(jié)構(gòu),那5個化學(xué)鍵會形成什么結(jié)構(gòu)？

因?yàn)殁C具有最高+5價(jià)的可能性，所以釩的化合物能夠形成更疏松，多變的晶體結(jié)構(gòu)。如下是一些化合物的結(jié)構(gòu)示意。明顯可見晶體在某一個方向存在通道,這個通道使這些化合物擁有可能的三種應(yīng)用：1.作為離子傳輸通道—固態(tài)電池;2.外力發(fā)生變形—相變材料;3.元素?fù)诫s---特殊半導(dǎo)體。

如下表是一些典型氧化釩的化合物特性。

氧化釩陶瓷的應(yīng)用：

1,固態(tài)電池，目前鋰電池的核心在于陽極材料的開發(fā), 五氧化二釩（V₂O₅）是一種典型的層狀過渡金屬氧化物材料，具有高的比容量和成本低廉等特點(diǎn)，因此有望成為一種理想的正極材料。但是V₂O₅循環(huán)穩(wěn)定性差、電導(dǎo)率低和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)低等問題嚴(yán)重限制了它鋰離子電池中的應(yīng)用, 香港城市大學(xué)朱劍豪教授和華中科技大學(xué)武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室霍開富教授課題組合作開發(fā)了一種氧缺陷修飾的V₂O₅納米片正極材料。通過引入特定氧缺陷, 在提高活性材料導(dǎo)電性的同時還能促進(jìn)鋰離子的擴(kuò)散和改善循環(huán)穩(wěn)定性, 在0.1 A/g電流時首次放電容量高達(dá)260 mAh/g，庫倫效率高達(dá)98.6%，在200次充放電循環(huán)測試中，電池穩(wěn)定后平均每循環(huán)比容量衰減低于0.05%。

2,相變紅外檢測:我們知道人眼能夠看到的光線波長:380~680nm這個范圍,大于680nm的波長稱之為紅外線,人眼是看不到的.于是在夜晚，我們什么都看不清楚,但是我們在軍事體材種中能看到一種叫夜視儀的東西,它能夠波捉到人體釋放出來的紅外線(其實(shí)只要有溫度的物體時刻都在向外釋放紅外線)。還有熱追蹤導(dǎo)彈,都是利用了熱敏元件來捕捉戰(zhàn)斗機(jī)的尾焰(溫度高，輻射強(qiáng))，導(dǎo)彈的頭部那個亮亮的窗口內(nèi)部就是一個紅外追蹤頭。

像我們一般進(jìn)他國海關(guān)時候都會進(jìn)一個門,這門就就裝了1顆熱成像儀,用于人體體溫的測量，以偵測人員的身體健康狀態(tài)。

這些應(yīng)用中不得不提到氧化釩的作用: 氧化釩被成為第三代紅外材料.屬于熱敏電阻性材料，它的電阻對溫度極為敏感,最大優(yōu)點(diǎn)在于測量過程中不需要制冷(背景噪音小)，這是前兩代紅外材料無法比擬的優(yōu)勢. 因此它很容易被制成如下的紅外傳感器不需要額外制冷單元就可以工作. 如下圖是一個紅外傳感器。目前全球80%以上非制冷型紅外探測器都被氧化釩占據(jù)著,這里順便提一下:高階的紅外傳感器目前國際對中國是禁運(yùn)的,主要用于兩個地方,一個是軍事中的夜視儀/熱追蹤導(dǎo)彈牽引器；一個就是高精密材料分析中會應(yīng)用到FTIR（傅里葉紅外分析）,目前我們過科研機(jī)構(gòu)使用FTIR 中的芯片幾乎都時國外壟斷, 如果你能夠后續(xù)持續(xù)讀完小編的系列文章,你會感覺到中國的基礎(chǔ)材料科學(xué)其實(shí)比較弱的，我經(jīng)常跟我朋友講,從另外一個角度來說，就是百廢待興。所以啊,各位同行們,方向指明了,朝基礎(chǔ)材料去發(fā)展不會有錯的。

3.特殊半導(dǎo)體(電致變色)，氧化釩還有一個特殊功能就是通電后透過率發(fā)生變化,而且不同波長還不一樣,基于這種原理,一些高端的應(yīng)用場合(裝修),可以講氧化釩鍍在玻璃上,可以通過電壓來調(diào)節(jié)窗子透過不同的顏色。今年某公司推出了一款手機(jī),手機(jī)的正面采用了一塊AMOLED顯示屏，背面采用了電致變色技術(shù)，如果這個技術(shù)能夠被廣泛應(yīng)用的話,那么將會帶來氧化釩陶瓷應(yīng)用的一波狂潮。

文末小編給大家總結(jié)一下：氧化釩是一個非常有潛力的高端氧化陶瓷材料,尤其在一些高精尖的科技領(lǐng)域,我國在逐步追趕國外技術(shù)的同時,應(yīng)用方面也有了更多的創(chuàng)新應(yīng)用市場，這是我國的優(yōu)勢。這個材料之所以如此優(yōu)秀,在于它的+5價(jià)導(dǎo)致其能夠構(gòu)成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的晶體,z對對外部因素使敏感的,每種晶體與晶體之間的電/光特性都會有顯著差異，尤其在相變的臨界點(diǎn),一點(diǎn)壓力，溫度，電壓都會讓其特性發(fā)生顯著變化。

解析完畢，想要繼續(xù)關(guān)注“青鳥飛魚”的更新，請關(guān)注粉體圈公眾號哦，么么噠。

粉體圈 青鳥飛魚