能反射98%阳光的建筑涂料,让夏天也不用开空调?

作者:翻译 | 王嘉钰来源:UCLA发布时间:2020-09-16

研究团队证实,使用超白涂料能反射太阳光中,如在屋顶使用这种涂料,降温效果能超过传统的白色涂料,明显地减少花费。	

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图片来源:Pixabay


由加利福尼亚大学洛杉矶分校的材料科学家领导的研究团队证实,使用超白涂料能反射太阳光中,如在屋顶使用这种涂料,降温效果能超过传统的白色涂料,明显地减少花费。


这一发现发表于《焦耳》杂志网页版,实现了建筑在日间被动反射辐射,这也是保持建筑凉爽重要又实际的一步。建筑的被动辐射是一种自发过程,它的表面能反射日光并将热量辐射到空气中,使室内温度低于环境的温度。这能帮助降低室内温度,减少空调使用和二氧化碳排放。


“在炎热的夏日,如果你穿着白色的T恤衫会感觉比穿深颜色更加凉快——这是因为白色能反射更多的阳光,对于建筑物也是同样的原理,”该研究的主要研究、材料科学与工程副教授Aaswath Raman说,“当房顶被漆成白色而不是深色时,房子内部会更加凉快。但是,涂料还有其他作用:它们能以红外线的形式反射热量,这是肉眼无法观察到的。通过辐射降温,建筑会变得更加凉快。”


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在中午阳光照射下,研究者开发的超白涂料(标记为EL1,EL3)明显比传统白色涂料(右上角,标记为EL2)更凉。这能帮助建筑节省能多能量。来源:Jyotirmoy Mandal


目前,最好的白色涂料通常能反射大约85%的太阳辐射。剩下的部分会被涂料的化学结构吸收。研究人员发现涂料成分的微小改变,能明显提升反射效率,使得反射的太阳辐射能多达98%。


目前,高阳光反射率的白色涂料由氧化钛制成。这种物质虽然对大多数可见光和近红外线光的反射性很强,但能吸收紫外线和紫光。该材料能吸收紫外光的特性使它能用在防晒霜中,但也会使它在阳光照射下发烫,会阻碍建筑内部保持凉爽。


研究人员尝试用便宜且容易获得的成分代替氧化钛,比如重晶石(一种绘画颜料)和聚四氟乙烯粉末(特氟隆,Teflon)。这些成分帮助涂料反射紫外线。研究人员还改进了涂料的配方,包括降低聚合物粘合剂的浓度,这种物质也会吸收热量。


“在不久后,这种降温染料或就能生产和投入使用,因为这一改进方案在涂料工业的生产能力范围内。”加州大学伯克利分校的博士后Jyotirmoy Mandal说。他也是该项研究的联合通讯作者。


除了这些应用优势外,作者也提出在后续研究中,需要研究下涂料的长期影响,包括这种涂料应用在哪些地区的影响更大,辐射降温技术可能带来的污染影响,以及在全球范围内,它们能否会影响地球自身反射太阳热量的能力。


研究人员还指出许多自治州和政府,包括加利福尼亚州和纽约市,已经开始鼓励新建筑使用降温房顶。“我们希望这项研究工作能激励在未来应用超白染料的举措,不仅仅用于建筑节能,还能减轻城市的热岛效应。如果在全球范围大量使用,甚至为影响气候变化,”从事多年降温材料技术研究的Mandal说,“这需要不同领域专家的合作,比如说光学、材料科学和气象学,以及工业部门和政策方面的专业人员。”


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