科學(xué)研究：超白涂料保持建筑涼爽

在中午陽(yáng)光照射下，研究者開(kāi)發(fā)的超白涂料（標(biāo)記為EL1,EL3）明顯比傳統(tǒng)白色涂料（右上角，標(biāo)記為EL2）更涼。這能幫助建筑節(jié)省能多能量。圖片來(lái)源：Jyotirmoy Mandal
加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的材料科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)了使用超白涂料能反射多達(dá)98%的太陽(yáng)光。這項(xiàng)進(jìn)展指出了設(shè)計(jì)涂料的實(shí)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(guò)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(luò)期刊《焦耳》（Joule）雜志上，這是通過(guò)日間的被動(dòng)輻射冷卻保持建筑涼爽重要又實(shí)際的一步。被動(dòng)輻射是一種自發(fā)的過(guò)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(dāng)你在炎熱的夏日穿著白色T恤衫會(huì)感覺(jué)比穿深顏色的更加涼快——這是因?yàn)榘咨玊恤衫能反射更多的陽(yáng)光，對(duì)于建筑物也是同樣的原理，”UCLA Samueli工程學(xué)院的材料科學(xué)與工程副教授、該研究的主要研究者Aaswath Raman說(shuō)，“房頂被漆成白色的房子會(huì)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(wú)法觀察到的。這能讓建筑通過(guò)輻射變得更加涼快。”
目前市場(chǎng)上表現(xiàn)最好的白色涂料通常能反射大約85%來(lái)自太陽(yáng)的輻射。剩下的被涂料的化學(xué)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(lái)反射效率的明顯提升，能反射多達(dá)98%的來(lái)自太陽(yáng)的輻射。

圖片來(lái)源：Pixabay
目前高陽(yáng)光反射率的白色涂料使用氧化鈦制作。這種物質(zhì)雖然對(duì)大多數(shù)可見(jiàn)光和近紅外線光反射性很強(qiáng)，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?cè)诜罆袼泻苡杏?，但是也讓它們?cè)陉?yáng)光照射下發(fā)燙，這對(duì)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(mǎi)到的成分代替氧化鈦，比如說(shuō)畫(huà)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(tuán)隊(duì)還對(duì)涂料的配方做了進(jìn)一步的改進(jìn)，包括降低聚合物粘合劑的濃度，該物質(zhì)也會(huì)吸收熱量。
UCLA的博士后、施密特科學(xué)研究員Jyotirmoy Mandal說(shuō)：“這種染料產(chǎn)生的降溫優(yōu)勢(shì)可以在不久的將來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槲覀兲岢龅母倪M(jìn)在涂料工業(yè)能力范圍內(nèi)?！彼赗aman的研究團(tuán)隊(duì)中工作，并且是該項(xiàng)研究的共同負(fù)責(zé)作者。
除了這些優(yōu)勢(shì)，作者們也提出了可以進(jìn)一步研究的長(zhǎng)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(duì)地球自身反射太陽(yáng)熱量的能力產(chǎn)生影響。

圖片來(lái)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(kāi)始鼓勵(lì)新建筑使用降溫房頂。
“我們希望這項(xiàng)工作能激勵(lì)未來(lái)有關(guān)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(yīng)，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(shí)現(xiàn)的道路，”研究降溫材料技術(shù)多年的Mandal說(shuō)，“這需要不同領(lǐng)域?qū)＜业暮献?，比如說(shuō)光學(xué)，材料科學(xué)還有氣象學(xué)，還需要來(lái)自工業(yè)和政策方面的專(zhuān)家。”
翻譯：王嘉鈺
審校：郝豪
引進(jìn)來(lái)源：加州大學(xué)洛杉磯分校
引進(jìn)鏈接：https://samueli.ucla.edu/ways-to-keep-buildings-cool-with-improved-super-white-paints/


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