科學(xué)家發(fā)明了一種白色涂料，即使在陽(yáng)光直射下，它也能冷卻表面使其低于周圍環(huán)境溫度。他們的研究發(fā)表在10月21日的Cell Press細(xì)胞出版社旗下期刊Cell Reports Physical Science上，展示了一種可用于商業(yè)涂料的輻射冷卻技術(shù)，這種技術(shù)的制造成本更低，并且能被動(dòng)地將到達(dá)表面95.5%的陽(yáng)光反射回外層空間。相比之下，目前市場(chǎng)上的商用“拒熱涂料”只能反射80%~90%的太陽(yáng)輻射，不能達(dá)到低于環(huán)境溫度的效果。

在夏季和氣候溫暖的地區(qū)，大多數(shù)建筑依靠傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)將熱量從室內(nèi)傳遞到室外。這些系統(tǒng)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(jī)。盡管自20世紀(jì)70年代以來，科學(xué)家一直在尋求開發(fā)輻射冷卻涂料，但之前開發(fā)的涂料不能反射足夠的陽(yáng)光，也不能作為傳統(tǒng)空調(diào)可行、可商業(yè)化的替代品。

這項(xiàng)研究的作者之一、美國(guó)印第安納州普渡大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授阮秀林說：“開發(fā)一種低環(huán)境輻射冷卻方案是一項(xiàng)持久任務(wù)，這種方案能夠提供一種方便的單層顆粒基體涂料形式，且可靠性高。這對(duì)輻射冷卻技術(shù)的廣泛應(yīng)用和緩解全球變暖效應(yīng)至關(guān)重要?！?/p>

為了開發(fā)商業(yè)應(yīng)用輻射冷卻涂料，阮秀林和同事使用了碳酸鈣填料——一種地球上充足的化合物，而不是標(biāo)準(zhǔn)的二氧化鈦粒子。碳酸鈣有大量帶隙（價(jià)電子帶和傳導(dǎo)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。研究人員還利用了60%的高粒子濃度來促進(jìn)陽(yáng)光散射以及寬粒子尺寸分布而不是單粒子尺寸來實(shí)現(xiàn)高效的寬帶散射。

為了證明這些改變?nèi)绾胃玫卦鰪?qiáng)了涂料的輻射冷卻能力，研究人員在印第安納州的西拉法葉進(jìn)行了為期兩天的冷卻測(cè)試。在夜間，涂料樣品比環(huán)境溫度低10℃，在太陽(yáng)處于最高點(diǎn)時(shí)比環(huán)境溫度低至少1.7℃。（在陽(yáng)光直射下，冷卻功率超過37W/m2。）該團(tuán)隊(duì)接著進(jìn)行了第二次測(cè)試，其中一部分圖案用新型涂料繪制，而另一部分則用同樣厚度的商用白色涂料繪制。紅外攝像機(jī)顯示，這種碳酸鈣基丙烯酸涂料在陽(yáng)光直射下的溫度比商業(yè)上的同類產(chǎn)品更低。

阮秀林預(yù)計(jì)，該技術(shù)可能惠及廣泛行業(yè)，包括住宅和商業(yè)建筑、數(shù)據(jù)中心、倉(cāng)庫(kù)、食品存儲(chǔ)、汽車、戶外電氣設(shè)備、軍事基礎(chǔ)設(shè)施和多功能車輛等。這種涂料可以直接涂在建筑物上，以降低冷卻成本。由于這種涂料沒有金屬成分，電信公司可能用它來防止戶外設(shè)備過熱，這是實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的重要一步。

“這種涂料甚至還可以用來對(duì)抗氣候變化，因?yàn)樗懦怅?yáng)光并向太空輻射熱量?！比钚懔终f。

接下來，研究人員計(jì)劃進(jìn)行長(zhǎng)期的可靠性研究，測(cè)試涂料的抗紫外線、灰塵、表面附著、水和清潔劑等能力，以確保其作為商業(yè)產(chǎn)品的功能。

阮秀林說：“我們的涂料與商業(yè)涂料的生產(chǎn)工藝相兼容，成本可能與之相當(dāng)，甚至更低。關(guān)鍵是要確保其可靠性，這樣它才能在室外長(zhǎng)期使用?！?br>


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