在炎热的夏日,深色的屋顶或人行道的温度甚至会比气温高出很多,有时甚至会达到煎鸡蛋的温度,使户外更加不舒服和危险。
希望减少城市热岛效应的城市需要找到创造性的方法来为建筑物降温,而像超反射性白色涂料这样简单的东西可能是一个解决方案。这项新研究由普渡大学机械工程学教授Ruan Xiulin领导,该研究建立在他实验室去年首次构思出的终极降温超白涂料的研究基础上。现在,他们发现了一种配方,其反射光线和降低表面温度的能力优于市面上任何其他类型的白色涂料。
这种涂料是“Vantablack”的对立面,Vantablack 是一种如此之黑的材料,以至于它吸收了 99.9% 以上的可见光。Ruan 说,与市面上吸收 10% 到 20% 阳光的其他商业白色涂料相比,这种超白涂料可以反射高达 98.1% 的阳光。
他说:“我们出去寻找那些根本不吸收紫外线的其他材料。” 商业白色涂料使用二氧化钛来获得其白色,但 Ruan 和他的实验室多年来一直在尝试不同的化合物来创造最反光的白色涂料。
他们之前的白色涂料使用了碳酸钙,这是一种常见的矿物质,构成贝壳和石灰石。这一次,他们使用了硫酸钡,一种用于 X 射线成像和塑料生产的化合物。科学家们不仅改变了超白涂料的材料,还增加了硫酸钡的浓度并改变了其颗粒大小。
Ruan 说:“我们发现单一的颗粒尺寸效果不好,因为事实证明,每种颗粒尺寸只能反射一种波长。” 阳光由许多不同的波长组成,因此在涂料中拥有各种颗粒尺寸会有很大不同。
所有这些都创造出一种高度反光的白色涂料,可以充当被动空调。这种涂料实际上散失的热量比吸收的热量还多。Ruan 说,这基本上意味着“在不使用任何电力的情况下,表面在阳光下可以冷却到低于环境温度”。在 3 月份于印第安纳州进行的为期几天的实验中,新白色涂料的样品在夜间比环境气温低约 19 华氏度,在白天低 8 华氏度。商业涂料没有相同的冷却能力,反而仅升温约 12 度。
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Ruan 说,冷却屋顶是美国一个重要的需求领域,尤其是在正在迅速升温的炎热城市。虽然空调很重要,但它只是在室内外之间循环热空气,并且可能有一个相当大的碳足迹。Ruan 说,需要冷却的屋顶和表面来将阳光反射回大气层——这可能将空调成本降低 70% 到 80%。
Ruan 表示,在未来一到两年内,这种超冷、超白的涂料应该能够上市,这需要更多的研究和测试。硫酸钡价格实惠;含有这种化合物的商业涂料的成本将与现有产品相当。这种涂料的用途不仅仅局限于建筑物和屋顶。户外设备,如可能迅速过热的变压器箱或建筑设备,也可能成为新涂料的应用对象。