柔性可扩展VO2(M2)纳米棒阵列接枝玻璃纤维布实现高效电磁调控

本研究通过水热-退火法在TiO2修饰的玻璃纤维布（GFC）上制备了VO2(M2)纳米棒阵列，利用界面应变稳定M2相，实现了3.4×104的电阻变化率和13.1倍的电磁屏蔽效率（EMI SE）提升，为柔性光电器件提供了可规模化制备的新方案。

　　

1 引言

二氧化钒（VO₂）作为典型的金属-绝缘体相变（MIT）材料，在340 K附近表现出电学和光学性能的突变。其中，M₂相是M₁相向R相转变的中间态，可通过掺杂或应变稳定在室温。传统制备方法如旋涂、丝网印刷等存在导电性差、工艺复杂等问题，而柔性基底的热稳定性限制进一步制约了VO₂的应用。

2 实验方法

研究采用水热法在TiO₂修饰的玻璃纤维布（GFC）上生长VO₂(B)纳米棒，经真空退火转化为VO₂(M₂)。TiO₂涂层不仅作为成核位点，还通过界面应变诱导M₂相形成。通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱和差示扫描量热法（DSC）验证了相变行为，并利用矢量网络分析仪测试电磁屏蔽效能（EMI SE）。

3 结果与讨论

材料表征：VO₂(B)纳米棒直径约200 nm，长度达2 μm，经550°C退火100分钟后完全转化为M₂相。拉曼光谱在201 cm^?1和648 cm^?1处的特征峰证实了M₂相的存在。
电学性能：VO₂(M₂)/GFC的电阻变化率达3.4×10⁴，优于真空制备的薄膜。交叉连接的纳米棒结构形成了高效导电通路，但过高退火温度会导致颗粒粗化，降低导电性。
电磁屏蔽：相变后EMI SE从1.6 dB提升至21 dB，吸收损耗（SE_A）主导性能变化。对比研究表明，其性能与刚性基底VO₂材料相当。
红外调控：多层VO₂(M₂)/GFC在高温下表面温度比背景低18°C，显示出显著的红外发射率调控能力。

4 结论

该工作通过可扩展的湿化学法实现了柔性VO₂(M₂)纳米棒阵列的制备，其优异的MIT特性、电磁屏蔽和红外调控性能为智能电子器件和热管理应用提供了新思路。