作为一种典型的相变材料，二氧化钒（VO₂）在68 ℃的临界温度下具有惊人的金属-绝缘体转变（MIT），这种转变可以由多种刺激驱动，包括电、热辐照、太赫兹波、应变等。在MIT过程中，VO₂显示出其结构的显著变化，从低温的单斜结构到高温的金红石结构，伴随着物理性质的显著变化，例如红外透射率从高到低和电阻率下降超过5个数量级。基于这些特性，VO₂具有热致变色涂层、传感器、开关、电子设备、致动器等功能。然而，V元素具有多价态，会产生复杂的钒氧化物热力学。具有所需相变特征的四价VO₂的制备通常需要严格的条件，对于化学计量组分，需要精确控制的气氛，而对于良好的结晶度，需要高温。由于它们中的大多数不能承受如此高的温度（通常> 400℃），这将导致基底功能的丧失，因此在这种情况下，很难在柔性聚合物基底上直接制备结晶VO₂薄膜。而VO₂的相变特性又使其成为未来柔性器件的极有效候选材料，在柔性光学涂层、柔性传感器、柔性电子器件等领域具有巨大的潜力。因此，对柔性VO₂薄膜的研究具有重要意义，可以为VO₂材料的应用领域铺平道路。

近日，中科院上硅所曹逊研究员，上海大学罗宏杰教授，中国科学院深圳先进技术研究院杨春雷研究员全面综述了多功能柔性VO₂薄膜的制备和应用，如柔性热致变色涂层、柔性光学器件、柔性传感器、柔性电子器件、柔性致动器等的研究进展。

文章要点

1）作者首先从简单概述VO₂的相变特性开始，揭示其作为柔性器件关键材料的内在优势。

2）作者接下来总结了了基于不同形式和特性的柔性VO₂薄膜的多功能器件，包括：i）基于柔性VO₂薄膜的热致变色智能窗，根据环境温度的变化实现节能功能；ii）基于VO₂发射率变化的柔性VO₂薄膜光学器件；iii）作为多功能传感器兼容的柔性VO₂薄膜；iv）基于VO₂薄膜的下一代柔性电子器件；v）在外部刺激下具有显著机械运动的柔性VO₂致动器。同时，对柔性VO₂薄膜的各种制备技术进行了总结和讨论。

3）作者最后总结了VO₂在新型柔性光学和电子器件研究中仍面临的挑战和新机遇。

参考文献

Tianci Chang, et al, Multifunctional Flexible Vanadium Dioxide Films, Acc. Mater. Res., 2021

DOI: 10.1021/accountsmr.1c00044

https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00044