科學研究：超白涂料保持建筑涼爽

在中午陽光照射下，研究者開發(fā)的超白涂料（標記為EL1,EL3）明顯比傳統(tǒng)白色涂料（右上角，標記為EL2）更涼。這能幫助建筑節(jié)省能多能量。圖片來源：Jyotirmoy Mandal
加州大學洛杉磯分校（UCLA）的材料科學家領導的研究團隊證實了使用超白涂料能反射多達98%的太陽光。這項進展指出了設計涂料的實用途徑，如果在屋頂或房屋的其他地方使用這種涂料，能超過傳統(tǒng)白色“樓頂降溫”涂料，顯著降低降溫成本。
這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表于網(wǎng)絡期刊《焦耳》（Joule）雜志上，這是通過日間的被動輻射冷卻保持建筑涼爽重要又實際的一步。被動輻射是一種自發(fā)的過程，外表面反射日光并將熱量輻射到空間中，使室內(nèi)溫度降低到環(huán)境溫度以下。這能幫助降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)的使用和二氧化碳的排放。
“當你在炎熱的夏日穿著白色T恤衫會感覺比穿深顏色的更加涼快——這是因為白色T恤衫能反射更多的陽光，對于建筑物也是同樣的原理，”UCLA Samueli工程學院的材料科學與工程副教授、該研究的主要研究者Aaswath Raman說，“房頂被漆成白色的房子會比深顏色房頂?shù)姆孔觾?nèi)部更加涼快。但是涂料還有其他作用：它們能以紅外線的形式反射熱量，這是肉眼無法觀察到的。這能讓建筑通過輻射變得更加涼快?！?br> 目前市場上表現(xiàn)最好的白色涂料通常能反射大約85%來自太陽的輻射。剩下的被涂料的化學結(jié)構(gòu)吸收。研究人員發(fā)現(xiàn)涂料成分的微小改變能帶來反射效率的明顯提升，能反射多達98%的來自太陽的輻射。

圖片來源：Pixabay
目前高陽光反射率的白色涂料使用氧化鈦制作。這種物質(zhì)雖然對大多數(shù)可見光和近紅外線光反射性很強，但是能吸收紫外線和紫光。該材料這種吸收紫外光的特性讓它們在防曬霜中很有用，但是也讓它們在陽光照射下發(fā)燙，這對保持建筑盡可能涼爽有所阻礙。
研究人員嘗試用便宜且容易買到的成分代替氧化鈦，比如說畫家的一種顏料，重晶石，還有聚四氟乙烯粉末，更廣為人知的名字是特氟?。═eflon）。這些成分幫助涂料反射紫外線。團隊還對涂料的配方做了進一步的改進，包括降低聚合物粘合劑的濃度，該物質(zhì)也會吸收熱量。
UCLA的博士后、施密特科學研究員Jyotirmoy Mandal說：“這種染料產(chǎn)生的降溫優(yōu)勢可以在不久的將來實現(xiàn)，因為我們提出的改進在涂料工業(yè)能力范圍內(nèi)。”他在Raman的研究團隊中工作，并且是該項研究的共同負責作者。
除了這些優(yōu)勢，作者們也提出了可以進一步研究的長期影響，包括這種涂料能在哪些地區(qū)有更大影響，研究輻射降溫技術(shù)的污染影響，還有在全球范圍內(nèi)，它們能否對地球自身反射太陽熱量的能力產(chǎn)生影響。

圖片來源：Pixabay
研究人員還指出許多市政和政府，包括加州和紐約市，已經(jīng)開始鼓勵新建筑使用降溫房頂。
“我們希望這項工作能激勵未來有關超白染料的新舉措，不僅僅是建筑節(jié)能，還有減輕城市熱島效應，如果在全球范圍大量使用，甚至為改變氣候變化指明一條可實現(xiàn)的道路，”研究降溫材料技術(shù)多年的Mandal說，“這需要不同領域?qū)＜业暮献鳎热缯f光學，材料科學還有氣象學，還需要來自工業(yè)和政策方面的專家?！?br> 翻譯：王嘉鈺
審校：郝豪
引進來源：加州大學洛杉磯分校
引進鏈接：https://samueli.ucla.edu/ways-to-keep-buildings-cool-with-improved-super-white-paints/


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