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科學家發(fā)明了一種白色涂料，即使在陽光直射下，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，并且能被動地將到達表面95.5%的陽光反射回外層空間。相比之下，目前市場上的商用“拒熱涂料”只能反射80%~90%的太陽輻射，不能達到低于環(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。盡管自20世紀70年代以來，科學家一直在尋求開發(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。
這項研究的作者之一、美國印第安納州普渡大學機械工程學院教授阮秀林說：“開發(fā)一種低環(huán)境輻射冷卻方案是一項持久任務(wù)，這種方案能夠提供一種方便的單層顆?；w涂料形式，且可靠性高。這對輻射冷卻技術(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，而不是標準的二氧化鈦粒子。碳酸鈣有大量帶隙（價電子帶和傳導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陽光散射以及寬粒子尺寸分布而不是單粒子尺寸來實現(xiàn)高效的寬帶散射。
為了證明這些改變?nèi)绾胃玫卦鰪娏送苛系妮椛淅鋮s能力，研究人員在印第安納州的西拉法葉進行了為期兩天的冷卻測試。在夜間，涂料樣品比環(huán)境溫度低10℃，在太陽處于最高點時比環(huán)境溫度低至少1.7℃。（在陽光直射下，冷卻功率超過37W/m2。）該團隊接著進行了第二次測試，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。紅外攝像機顯示，這種碳酸鈣基丙烯酸涂料在陽光直射下的溫度比商業(yè)上的同類產(chǎn)品更低。
阮秀林預計，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、倉庫、食品存儲、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，這是實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的重要一步。
“這種涂料甚至還可以用來對抗氣候變化，因為它排斥陽光并向太空輻射熱量?！比钚懔终f。
接下來，研究人員計劃進行長期的可靠性研究，測試涂料的抗紫外線、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，甚至更低。關(guān)鍵是要確保其可靠性，這樣它才能在室外長期使用。”
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