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紅外攝像機展示了涂料樣品是如何使溫度低于環境溫度的。圖片來源：普渡大學
本報訊?科學家研發出一種能反射98.1%陽光的極白涂料。這種涂料通過向外太空輻射熱量為建筑物降溫，幫助其保持涼爽，并有可能取代高能耗的空調。相關論文近日刊登于《美國化學會—應用材料與界面》。
在夏季和氣候溫暖的地區，大多數建筑依靠傳統的空調系統將熱量從室內傳遞到室外。這些系統需要消耗能源，并釋放出多余的熱量，把城市變成了“熱島”，加劇了氣候危機。盡管自20世紀70年代以來，科學家一直在尋求開發輻射冷卻涂料，但之前開發的涂料不能反射足夠的陽光，也無法成為可行、可商業化的傳統空調替代品。
美國印第安納州普渡大學機械工程學院教授阮秀林（音譯）和同事之前用碳酸鈣顆粒開發了一種超反光涂料，可以反射95.5%的陽光。碳酸鈣有大量帶隙（價電子帶和傳導電子帶底部之間的能差），因此有助于減少涂料吸收的紫外線量。研究人員還利用60%的高粒子濃度促進陽光散射以及寬粒子尺寸分布——而不是單粒子尺寸，實現高效的寬帶散射。
現在，阮秀林團隊在顏料中添加了硫酸鋇顆粒，可以反射98.1%的陽光。相比之下，目前市場上的商用“拒熱涂料”只能反射80%~90%的太陽輻射，不能達到低于環境溫度的效果。
研究人員表示，這種新的超白涂料吸收的太陽能量還不到以前涂料的一半。而且，這種新涂料吸收的陽光比它通過大氣層輻射到外太空的能量要少，所以使用這種涂料的物品實際上比周圍的環境溫度要低。該團隊計劃用涂有顏色的管子進行輸送水實驗，并希望創造出一種無電制冷效果。
研究顯示，這種涂料的太陽反射效果非常好，甚至在隆冬也能發揮作用。在室外環境43華氏度的測試中，涂料仍然成功地將樣品溫度降低了18華氏度。
研究人員還希望這種涂料能夠降低全球碳排放，因為使用這種涂料的建筑物對空調的需要會減少。如果將這種涂料用于一個930平方米的屋頂，其冷卻效果可能媲美需要10千瓦能源的設備。研究人員表示，這比標準的空調更強大。
阮秀林說，這有一個積極的雙重影響，因為涂料能將能量從我們的星球發送出去?！拔覀儼褵崃堪l送到太空，而不是在地球上?！彼f，“而傳統空調會把熱量留在地球表面——只是從你的房子里面轉移到外面?！?/p>
該研究小組計算出，如果有0.5%到1%的地球表面覆蓋這種涂料，例如用它涂抹屋頂，總效應將可能逆轉迄今為止的全球變暖情況。但是，涂料表面需要清潔，以保持其反射性。因此，該團隊正在研究如何使其擺脫灰塵等微粒。
阮秀林現在正在研究一種反射性更強的材料，但他表示，這種材料的回報可能會越來越少?！斑_到100%的反射率很難。即便如此，你獲得的只是每平方米19瓦的制冷效益，所以實際上，考慮到成本，它可能不那么有吸引力?！?/p>
（唐一塵）
相關論文信息：
https://doi.org/10.1021/acsami.1c02368
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