本文围绕智能材料二氧化钒(VO2)微/纳米线进行了深入的探讨和研究,制备合成了单晶二氧化钒微/纳米线,深入探索了这种纳米材料的晶体结构,相变机理,力学性能,热电性能和压力.温度相图等方面基础研究,并重点对这种微/纳米线在高精度传感器,废热利用等领域的应用进行了实验和理论研究,完成了“制备-研究-应用”全过程的研究工作。　　 主要的研究和成果如下:　　 (1)进行了二氧化钒纳米线和微米线的合成研制。通过物理气相凝聚的方法在硅片上制备了单晶的二氧化钒纳米线和微米线。并经过光刻法(photolitho-graphy)和溅射沉积法(sputtering)研制出了纳米级电学测量装置,并利用该装置对二氧化钒纳米线的电阻率和光反射率等随温度变化的相变特性进行了实验测试研究。　　 (2)开展了二氧化钒纳米线的力学性能的研究工作。通过原子力显微镜的实验测量和数据分析得到该纳米线相变前后的弹性系数,以及各个相变因素(所受应力、环境温度、金属元素的掺杂等等)对二氧化钒纳米线的杨氏模量的影响。然后在该力学特性研究的基础上,进一步研究二氧化钒纳米线在热驱动器、压力传感器及温度传感器上的应用,尤其是在该纳米线掺杂钨后可在室温下的应用。　　 (3)建立了二氧化钒纳米线的热电效应测试系统,并对其进行了实验和理论研究。设计二氧化钒纳米线热电效应的性能测试装置,并对该微/纳米线的热电系数,ZT系数进行测量和分析；研究了相变对其热电转换效率的影响,以及讨论了二氧化钒在热电材料方向的发展前景。　　 (4)通过实验直接观察了二氧化钒的M2相结构并完成了相图的绘制。经过细致的选区电子衍射分析(SEM),并结合XRD,TEM等实验方法,发现了M2相的α、β相分量排列:研制以VO2纳米线为可弯曲电子元件,聚合物PDMA为可弯曲基底的纳米级电学装置,并利用此装置测量二氧化钒纳米线的电阻随弹性应力、基底温度的变化,最终完成其应力-温度相图的标定。　　 (5)建立相关实验系统,研究了在经过不同压电材料的沉积涂层处理后的二氧化钒双层微/纳米线在废热利用领域的应用。利用VO2双层微/纳米线受热相变弯曲、冷却复原的特性,在该微/纳米线上镀上压电材料薄膜,使得该微/纳米线在受热弯曲、冷却复原过程中将纳米线吸收的热能转换为电能,从而形成一个热电转换装置。经过理论计算表明,当热源温度为100℃时,该装置的理论热电效率最高可达18.3％。在以上力学模型研究的基础上,利用辐射增大空穴浓度的方式来减小微/纳米线的相变时滞宽度,从而提高该热电转换器的能量转换频率；另外还利用增大掺杂粒子浓度的方式来改变微/纳米线的相变温度并增大其弯曲曲率,进而提高微/纳米线单次弯曲过程中的能量转换效率；最后利用孪晶界的特性研究来调整微/纳米线的相变特性,方便进行能量转换器的小幅调控(包括频率、转换效率)。另外测试证明,二氧化钒弯曲的稳定性非常好。　　 (6)基于激光辅助的光学装置,利用相变特性进行微尺度下二氧化钒对流换热系数的测定研究。