Vanadium dioxide is a key material for thermochromic smart windows that can respond to environmental temperature and modulate near infrared irradiation by changing from a transparent state at low temperature to a more reflective state at high temperature, while maintaining visible transmittance. VO2 thermochromism is commonly used in films on glass that function as smart windows. Flexible VO2 nanocomposite foils are able to combine the intrinsic properties of VO2 nanoparticles with the added functionalities contributed by nanoscale and interface effects, such as increased visible transparency and infrared modulation ability. These foils are promising for applications in construction and automotive glasses to increase energy efficiency. However, VO2 nanoparticles may be unstable, and they are difficult to prepare in stable dispersive suspensions. In this paper, we report a novel all-solution process that can be used to prepare transparent, stable and flexible VO2-based composite films. These films exhibit UV-shielding properties and an excellent temperature-responsive thermochromism in the near infrared region. A typical film has a solar modulation efficiency of 13.6%, which is the highest value for VO2 thermochromic films with comparable visible transmittance. Coating the VO2 nanoparticles with a thin SiO2 shell significantly improved their anti-oxidation and anti-acid abilities. This result represents an important breakthrough in VO2 thermochromism, and it may have applications for near infrared modulation of glass used in construction or cars.

The ability to achieve energy saving in architectures and optimal solar energy utilisation affects the sustainable development of the human race. Traditional smart windows and solar cells cannot be combined into one device for energy saving and electricity generation. A VO2 film can respond to the environmental temperature to intelligently regulate infrared transmittance while maintaining visible transparency, and can be applied as a thermochromic smart window. Herein, we report for the first time a novel VO2-based smart window that partially utilises light scattering to solar cells around the glass panel for electricity generation. This smart window combines energy-saving and generation in one device, and offers potential to intelligently regulate and utilise solar radiation in an efficient manner.

This paper describes a solution-phase synthesis of high-quality vanadium dioxide thermochromic thin films. The films obtained showed excellent visible transparency and a large change in transmittance at near-infrared (NIR) wavelengths before and after the metal-insulator phase transition (MIPT). For a 59 nm thick single-layer VO(2) thin film, the integral values of visible transmittance (T(int)) for metallic (M) and semiconductive (S) states were 54.1% and 49.1%, respectively, while the NIR switching efficiencies (DeltaT) were as high as 50% at 2000 nm. Thinner films can provide much higher transmittance of visible light, but they suffer from an attenuation of the switching efficiency in the near-infrared region. By varying the film thickness, ultrahigh T(int) values of 75.2% and 75.7% for the M and S states, respectively, were obtained, while the DeltaT at 2000 nm remained high. These results represent the best data for VO(2) to date. Thicker films in an optimized range can give enhanced NIR switching efficiencies and excellent NIR blocking abilities; in a particularly impressive experiment, one film provided near-zero NIR transmittance in the switched state. The thickness-dependent performance suggests that VO(2) will be of great use in the objective-specific applications. The reflectance and emissivity at the wavelength range of 2.5-25 microm before and after the MIPT were dependent on the film thickness; large contrasts were observed for relatively thick films. This work also showed that the MIPT temperature can be reduced simply by selecting the annealing temperature that induces local nonstoichiometry; a MIPT temperature as low as 42.7 degrees C was obtained by annealing the film at 440 degrees C. These properties (the high visible transmittance, the large change in infrared transmittance, and the near room-temperature MIPT) suggest that the current method is a landmark in the development of this interesting material toward applications in energy-saving smart windows.

A simulation of the optical properties of nanocomposite coatings derived from VO2 nanoparticles (NPs) shows that the nanocomposite coatings have advantages over pure VO2 thin films in their solar energy modification ability (ΔTsol) and luminous transmittance (Tlum). These nanocoatings rely on fine quality VO2 NPs; methods to prepare NPs for this purpose are yet to be developed. By studying the formation mechanism of VO2 NPs, the NP preparation process was optimized, and fine crystal quality VO2 NPs with diameters from 25–45 nm were synthesized. The highest latent heat of these VO2 NPs is 43 J g−1, which is considerably higher than the 25 J g−1 reported previously and close to the 51 J g−1 of bulk VO2, which indicates that these VO2 NPs are highly crystalline. These NPs showed an asymmetrical phase transition and increased insulator–metal transition (IMT) temperatures. According to our results, the size of particles is not the only reason that should be responsible for the increased IMT temperatures. The high-quality NPs were dispersed in polyurethane (PU) and coated on polyethylene terephthalate (PET). The relationship between the solar energy modification ability (ΔTsol) and the luminous transmittance (Tlum) was studied by experiments and simulation. Although the best experimental values of ΔTsol = 22.3% and Tlum = 45.6% are still lower than the simulation results of ΔTsol = 23.7% and Tlum = 32.4%, these values represent the best for reported VO2 smart films or coatings.

This study examines the integration of the digital economy with green agriculture in China, aiming to align technological advancements with sustainable farming practices. Using a coupling coordination framework, it analyzes panel data from 2011 to 2020 across 31 provinces, tracking the relationship (C-value) and balanced development (D-value) between digital and green systems. Findings show progress in most provinces, with increasing C and D values, though regional disparities persist. Eastern provinces lead in D-values due to better infrastructure, adoption of digital technology, and rural incomes. The study highlights the need for targeted interventions and proposes a framework to guide sustainable agricultural modernization and rural revitalization.