專題介紹
 據報道,美國普渡大學的科學家發明了一種白色功能涂料,即使在陽光直射之下,它也能將自身溫度冷卻至環境溫度以下。

這種基于輻射冷卻技術的涂料制造成本低廉,可將到達其表面的99.5%陽光被動反射回外層空間。相比之下,目前市售的“拒熱涂料”只能反射80%~90%的太陽輻射。

在氣候溫暖地區的夏季,大多數建筑依靠傳統空調系統將熱量導至室外。但空調系統需要消耗能源,會釋放出多余熱量,將城市變為“熱島”并加劇氣候危機。

自20世紀70年代以來,科學家們一直在尋找輻射冷卻涂料,用作傳統空調系統的替代品。然而,此前開發的涂料始終無法滿足需求。

美國普渡大學機械工程學院教授Xiulin Ruan說:“開發一種低環境輻射冷卻方案是一項持久任務。我們希望這種單層顆?;w涂料具有較高的可靠性,這對輻射冷卻技術的廣泛應用以及緩解全球變暖效應至關重要。”

在新型涂料中,Ruan等用儲量豐富的碳酸鈣填料替換了二氧化鈦粒子。填料具有大量帶隙,可以顯著減少涂料對紫外線的吸收量。研究人員將粒子濃度調高至60%以促進陽光散射,還通過拓寬粒子尺寸分布實現了高效寬帶散射。

為驗證涂料性能,研究人員在印第安納州西拉法葉進行了為期兩天的實驗。在第一次測試中,他們發現:樣品涂料在夜間的溫度比環境溫度低10攝氏度,而在受到太陽直射時也比環境溫度低至少1.7攝氏度(冷卻功率超過37 W/m2)。在第二次實驗中,研究人員分別用新型涂料和普通涂料涂覆了特定圖案和圖案背景。紅外攝像機拍攝結果顯示,在陽光直射條件下,用新型涂料繪制的圖案溫度比背景溫度更低。

Ruan預計,新型涂料可能惠及建筑、數據中心、倉庫和戶外電氣設備等多個領域。這種涂料不含金屬成分,因此電信公司可以用它來防止戶外設備過熱——這對5G網絡的構建非常關鍵。

Ruan說:“這種涂料甚至可以用于對抗氣候變化,因為它能夠向太空輻射熱量。”

接下來,研究人員計劃進行長期的可靠性研究,測試紫外線、灰塵和水等外界因素對涂料性能的影響,以確保該涂料能夠商業化推廣。

 
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