在一个阳光明媚的夏日中午，传统的深色公寓的温度屋顶可以达到150华氏度(65摄氏度)，根据美国能源部．这种热量也会使建筑物或房子的内部变暖，使其成为使用的必要条件空调——这一能源支出往往需要在发电厂燃烧化石燃料，而化石燃料的排放会加剧气候变化。如果我们的屋顶能够将太阳能反射回天空，而不是吸收太阳能，那么这个问题就很容易解决了。
有史以来最白的颜料
这就是为什么研究人员开发有史以来最白的颜料——一种能反射98.1%阳光的“超白”配方——在减少能源消耗和对抗地球变暖的努力中可能会是一件非常重要的事情。本文详细介绍了这一突破文章美国化学学会(ACS)杂志《应用材料与界面》(Applied Materials & Interfaces)于2021年4月15日发表。
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“这种涂料不仅能反射大部分阳光，避免过热，而且即使在阳光直射下，它的冷却温度也比周围的空气低，”象屿李这篇论文的第一作者在电子邮件中说。他是麻省理工学院的博士后研究员，在普渡大学读研究生时就参与了这个项目。(他的合作者包括约瑟夫人民，姚培彦，通讯作者Xiulin阮他是普渡大学的机械工程教授，也是该大学的负责人纳米尺度能量传输与转换实验室．)
“在某种程度上，它实际上是一个不消耗任何电力的空调，”李说。
这种涂料不仅从阳光中吸收很少的能量，而且还能将红外范围内的热能释放回大气层，这样它就会离开地球。“这两种效果都有助于减少电力或制冷需求，”李说。
李解释说，自20世纪70年代以来，研究人员一直在尝试制造可用于被动制冷的涂料，但大多数涂料吸收了太多阳光，因此在白天无法提供任何制冷效果。近年来，科学家们也一直在探索制造光反射表面的奇异技术，如多层纳米结构薄膜，但据李说，这些解决方案往往很昂贵，而且不容易扩展到建筑物上。
这让研究人员重新思考，最好的方法是“以颗粒-聚合物复合材料的形式，这类似于商用涂料，”李解释说。
普通的白色涂料并没有白到足以帮助被动冷却——它只能反射80%到90%的阳光，实际上通过吸收紫外线而变暖。所以，现在的任务变成了寻找一种让白色油漆更白的方法。结果证明这是一个挑战。
“我们首先尝试了多种具有高电子带隙的材料，以避免太阳吸收，”李说。“然而，由于缺乏反射阳光的能力，这些涂料通常在低厚度下呈现半透明。在我们之前对商业涂料和理论建模的研究中，我们发现高浓度和宽粒度分布都是有益的。当我们采用这两种方法时，我们发现与之前的尝试相比，油漆溶液看起来更白。”
正如李在a普渡大学新闻发布在美国，研究人员观察了“各种商业产品，基本上任何白色的都可以。”最终，“我们发现，从理论上讲，使用硫酸钡可以让东西反光非常非常好，这意味着它们真的非常非常白。”
你可能听说过硫酸钡。据介绍，这种物质是医疗患者在接受x光检查或CT扫描时通过饮料或药片摄入，覆盖在食道、胃和肠道上，以便医生能更清楚地看到病变或受损区域医疗在线．李指出，作为一种油漆原料，它已经被广泛使用，而且对人类和环境都是安全的。
研究人员使用了各种尺寸的硫酸钡颗粒在颜料中，这使得颜料能够散射更多的光谱。
他们还必须确保油漆在室外能够持续足够长的时间，以适合粉刷屋顶。李解释说:“我们测试了它的耐磨性、三周的户外风化和水冲洗测试。”“在最初的耐久性测试中，这三种材料都显示出了可喜的结果。我们还测试了粘度，油漆可以刷和干燥，非常类似于商业油漆。它也可以用类似的方法制作。在这项工作中，我们不仅实现了一种优于商用涂料的涂料，而且也不需要专门的设备或材料来制造、运输或涂抹涂料。”
超白漆看起来和普通白漆非常相似，因为反射率的差异，虽然在冷却方面很明显，但人眼是察觉不到的。“在论文中，我们有一张两种颜料的照片，看起来几乎一模一样，”李说。
研究的下一步是优化涂料在不同天气条件下的长期耐久性。目前还没有一个具体的上市日期，所以暂时不要在当地的五金店搜索它。
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