革命性的白色涂料可以比AC更好地冷却希腊岛屿建筑

阮修林教授发明了一种革命性的新型白色涂料，可以冷却建筑物。信用：Facebook/阮秀林

一种革命性的新型超白色涂料，看起来就像在基克拉迪群岛和其他希腊岛屿上的许多建筑上使用的明亮的白色涂料一样，有一天可能会取代空调，因为它将如此多的热量反射回太空。

普渡大学的研究人员最近开发了这种涂料，它能反射令人震惊的98.1%的阳光，远远超过目前大多数商用白色涂料平均10%到20%的阳光。

这种新产品非常有效，可以将建筑物冷却到难以置信的19华氏度。普渡大学（Purdue University）机械工程教授阮秀林（Xuilin Ruan）是这篇发表在研究结果上的科学文章的合著者。

他和他的同事们相信，这种涂料可能有助于对抗全球变暖，减少我们对空调甚至电动空气交换器的依赖。

希腊的米科诺斯岛和许多其他基克拉迪群岛以其粉刷过的建筑而闻名。一种新的白色涂料可能有助于保持它们，而且地球在未来会保持更凉爽。信贷：Cifo Buscemi/Wikimedia Commons/CC0

普渡大学称，新油漆一经使用，表面就能比周围环境保持高达19华氏度的温度。研究人员推测，这种新涂料甚至可能在明年左右上市。

负责这项突破性发现的科学家来自普渡大学机械工程系。他们最近在《ACS应用材料》杂志上发表了他们的突破性发现；接口。

希腊的纳克索斯岛。信贷：塞尔吉奥·阿尔瓦雷斯创意共享署名共享

这项研究由普渡大学冷却技术研究中心和空军科学研究办公室（AFOSR）共同资助。

“我们的油漆只吸收1.9%的阳光，而商用油漆吸收10%到20%的阳光，”阮解释说。

与直觉相反，即使是白色油漆也会吸收太阳的光线和热量，而不是将大部分热量反射回天空。在阳光明媚的日子里，白色油漆实际上会升温，使室内空间更难保持凉爽。

据阮说，即使是目前商业市场上最白的白色涂料也最多反射80%到90%的光线。

信贷：Sifnos上Vathy村的出租车拱门教堂。图片来源：Zde/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

普渡大学的新型涂料不仅将几乎所有的太阳光线反射回太空，还将红外线热量从建筑物表面散发出去，这相当于平均每平方米113瓦（10.7平方英尺）的冷却功率。

研究人员说，当油漆涂在建筑物的屋顶上时，这将转化为巨大的节约。

制冷效果超过空调

在一栋1000平方英尺的房屋的屋顶上，油漆将产生10千瓦的冷却功率，阮说，这比大多数住宅中央空调更强大。

在印第安纳州炎热的天气下，研究人员在普渡大学校园建筑的正午阳光明媚的日子里测试了这种新涂料，证明这种涂料使室外温度比当时的环境温度低8摄氏度。

然而，在夜间，当他们发现油漆导致表面保持比周围环境低19度时，油漆的革命性表现才浮出水面。

阮向《史密森尼》杂志解释说：“我们的油漆会因自身的排放而失去热量，因为它会向深空释放热量。”。

阮说：“由于太阳的吸收很少，我们的油漆损失的热量比吸收的热量多。这对我们来说真的很令人兴奋。在太阳下，它会冷却到环境温度以下，这很难实现。”。

硫酸钡粒子改变了超白涂料的游戏规则

该团队使用红外摄像机制作的视频准确显示了涂料对所涂表面的冷却程度，所有白色涂料中最白色的部分由中间的深紫色正方形表示，以指示其冷却温度。

当然，商业上可买到的白色涂料，即使是那些作为隔热产品销售的白色涂料，也比深色涂料要凉，但它们仍然是由二氧化钛制成的，二氧化钛吸收太阳紫外线，使它们使用的任何表面受热。

阮指出：“商用白色涂料比其他颜色较深的涂料更冷，但它们仍然比环境温度或周围温度高。”。

研究人员自然不愿意尝试使用能够反射而不是吸收紫外线的材料。在过去七年里，他们对100多种不同的材料进行了测试，最终发现碳酸钙能反射令人惊讶的95.5%的太阳光线，于是他们发现了硫酸钡。

令人难以置信的是，硫酸钡甚至比碳酸钙更有效。这种物质已经用于化妆品和相纸，是通过反应产生的
氢氧化钡和其他含硫酸的钡源。

阮和其他研究人员还采取了两个进一步的步骤来增强涂料的反射性，使用了六倍于市场上大多数耐热涂料浓度的硫酸钡颗粒。他们还在混合物中使用了不同大小的钡颗粒。

阮说：“我们发现，如果你在颜料中加入不同的颗粒大小，那么每个颗粒大小都可以散射和反射不同的波长，并且，它们一起反射阳光中的整个波长光谱。”。

这种新油漆具有真正的革命性，不仅因为它明显减少了对空调的需求。

油漆会减少城市的热对流，减少化石燃料的使用

当使用空调时，它们只是将室内的热量和湿度转移到室外，从而增加城市或城镇的整体散热效果。

当然，油漆的使用也会减少空调对电力和/或化石燃料的需求。

根据研究人员的说法，从超白色涂料表面发射的电磁波类型可以穿过大气层回到深空。

阮说：“空调可以给你的房子降温，但它们将热量从房子内部转移到室外。热量仍然存在于城市，仍然存在于地球上，存在于我们的空气中。”。

“所以，即使你不在乎你支付的电费，它也会让地球变暖。我们的油漆不使用任何电力，但更重要的是，它将热量传送到太空。热量不会留在地球上，因此这真的有助于地球降温，并能阻止变暖趋势，”阮坚持说。

据普渡大学的研究人员称，在内华达州的雷诺和亚利桑那州的菲尼克斯等沙漠城市，这种超白色涂料可以将空调减少高达惊人的70%。

将实验推向极端，他们推断，如果他们用超白色涂料覆盖地球表面的0.5%到1%，包括建筑物、道路和未使用的土地等，就足以控制全球变暖。

“这是一个很大的面积，但如果有一天我们需要使用这种方法来帮助扭转变暖趋势，它仍然是负担得起的油漆并不昂贵，”阮说。

普渡大学的科学家已经申请了超白涂料的专利，并致力于澄清其在住宅和商业用途中的耐久性。

阮说，价格不应该是个问题，目前一加仑的价格几乎与一加仑普通油漆完全相同，大约每加仑30到40美元。

美国绿色建筑委员会副主席伊丽莎白·汤普森（Elizabeth Thompson）对这种涂料的未来前景十分着迷。

“当我第一次听说它时，我在想象，‘哇，它可以在美国和国际上的各种不同城市条件下使用，’”她说。

汤普森满怀希望地说：“正是这种潜力如此强大和令人信服。看到它是如何发展的，以及研究人员是如何开发其应用的，这将是非常棒的。”。

美国绿色建筑委员会（U.S.Green Building Council）是一个非营利组织，为可持续建筑开发了能源与环境设计领导力（LEED）评级体系。它现在为业主正在努力达到LEED认证水平的建筑提供“热岛减少信用”。

根据汤普森的说法，新的超白漆在这个领域是一个游戏规则的改变者。

汤普森说，业主目前在努力使建筑更节能的过程中采用的一种方法是，在安装时使用初始太阳反射率为33%或在三年内使用28%的材料。普渡大学涂料的98.1%的太阳反射率，将这些要求完全抛诸脑后。

“这只是一个完全不同的冷却场，非常令人兴奋，”汤普森说。

“这是有希望的，”她说，并补充说，“这是我们都希望科学家和研究人员能够帮助我们发现的事情，我们不知道如何更可持续地生活存在的机会。”