用超白涂料使建筑物更凉爽

由加州大学洛杉矶分校(UCLA)材料科学家领导的一个研究小组已经展示了制造超白涂料的方法，这种涂料可以反射高达98%的太阳传入热量。这一进展展示了设计油漆的实用途径，如果在屋顶和建筑的其他部分使用这些油漆，可以显著降低冷却成本，这超出了标准的白色凉爽屋顶油漆所能达到的效果。发表在“焦耳”(Joule)杂志网站上的这一发现，是通过白天被动辐射来保持建筑物降温的重要而实用的一步。被动辐射是一种自发过程，表面反射阳光，将热量辐射到空间，冷却到潜在的亚环境温度。这可以降低室内温度，并有助于减少空调的使用和相关的二氧化碳排放。

加州大学洛杉矶分校萨缪利工程学院(UCLA Samueli School Of Engineering)材料科学与工程学助理教授、这项研究的首席研究员阿斯瓦思·拉曼(Aaswath Raman)说，在炎热的阳光灿烂的日子里，当你穿着白色T恤时，你会感觉比穿深色T恤更凉爽--这是因为白色衬衫能反射更多阳光，同样的概念也适用于建筑。阿斯瓦思·拉曼是加州大学洛杉矶分校萨缪利工程学院(UCLA Samueli School Of Engineering)材料科学与工程学助理教授，也是这项研究的主要研究员。粉刷成白色的屋顶内部会比深色的屋顶凉爽。但这些颜料还能做别的事情：它们能阻挡红外线波长的热量，而这是我们人类用肉眼看不见的。这可以让建筑物通过辐射冷却进一步降温。

目前市场上性能最好的白色涂料通常能反射大约85%的入射太阳辐射。其余的被化学成分吸收。研究人员表明，对油漆成分进行简单的修改就可以提供显著的跳跃，反射高达98%的入射辐射。

目前的白色涂料具有很高的太阳反射率，使用的是氧化钛。虽然该化合物对大多数可见光和近红外光的反射率很高，但它也能吸收紫外线和紫外光。这种化合物的紫外线吸收特性使其在防晒霜中很有用，但它们也会导致阳光下的加热-这阻碍了尽可能保持凉爽。

研究人员研究了用廉价和容易获得的成分取代氧化钛，如重晶石，这是一种艺术家的颜料，以及动力聚四氟乙烯，更为人所知的是特氟龙。这些成分可以帮助油漆反射紫外线。该团队还对涂料的配方进行了进一步的改进，包括降低聚合物粘合剂的浓度，聚合物粘合剂也会吸收热量。

加州大学洛杉矶分校(UCLA)博士后学者乔奥蒂莫伊·曼达尔(Jyotirmoy Mandal)说，这样做可能会在不久的将来实现潜在的降温效益，因为我们提出的修改方案在油漆和涂料行业的能力范围内。他是施密特科学公司(Schmidt Science)的研究员，也是这项研究的共同通讯作者。

除了这一进展，作者们还提出了进一步研究的几个长期影响，包括绘制这种颜料可以发挥作用的地方的地图，研究污染对技术的影响，以及在全球范围内，如果它们能够削弱地球自身反射太阳热量的能力的话。

研究人员还指出，包括加利福尼亚州和纽约市在内的许多市政当局和政府已经开始鼓励新建筑的凉爽屋顶技术。

研究冷却涂料技术多年的曼达尔说，我们希望这项工作将刺激未来在超白涂料方面的倡议，不仅可以节省建筑能源，还可以减轻城市的热岛效应，甚至可能展示一种实用的方式，如果大规模应用，可能会影响气候变化。曼达尔研究冷却涂料技术已有数年。这将需要光学、材料科学和气象学等不同领域的专家以及来自行业和政策部门的专家之间的合作。更多信息：Jyotirmoy Mandal等人，Joule(2020)，Paints as a Scalable and Efficient Radiative Cooling Technology for Building，Joule(2020)。doi：10.1016/j.joule.2020.04.010