有史以来生产的最白油漆可以节省能源,打击气候变化

经过:帕特里克·基格(Patrick J. Kiger)|
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普渡大学机械工程学教授十二卢恩(Xiulin Ruan)保留了他的实验室的最白油漆样本。贾里德·派克/普渡大学

在晴朗的夏日中午,传统的深色平坦的温度屋顶可以达到150度华氏度(65摄氏度)美国能源部。这种热量也会加热建筑物或房屋的内部,因此有必要使用空调- 一种能量支出反过来经常需要在电厂燃烧化石燃料,其排放有助于气候变化的发展。如果我们只有将太阳能回到天空中而不是吸收的屋顶,这是一个可以很容易地解决的床台问题。

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有史以来最白的油漆

这就是为什么研究人员发展有史以来创造的最白色的油漆- 一种反映98.1%阳光的“超白人”配方 - 在减少能源消耗和打击我们星球的变暖方面可能是非常重要的。突破在此详细介绍文章,于2021年4月15日发表在《美国化学学会》(ACS)杂志上的应用材料和界面上。

“这种油漆不仅反映了大多数阳光以避免过热,而且比周围的空气更冷,即使在阳光直射下,也要冷却。”该论文的第一作者通过电子邮件说。他是马萨诸塞州理工学院的博士后研究员,他在普渡大学的研究生院工作。(他的合着者包括约瑟夫人,Peiyan Yao和通讯作家xiulin ruan,普渡大学的机械工程教授,领导大学的纳米级能源运输和转化实验室

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李说:“从某种意义上说,它实际上是一种空调,而无需消耗任何电力。”

油漆不仅吸收了很少的阳光能量,而且还可以在红外线中发出热能范围回到大气中,从而使其远离地球。李说:“两种效果都有助于减少电力或冷却需求。”

Li解释说,研究人员一直在尝试制作自1970年代以来可以在被动冷却中使用的油漆,但是其中大多数吸收了太多的阳光,因此它们在白天没有提供任何冷却效果。近年来,科学家还一直在探索用于创建光反射表面的异国情调技术,例如多层纳米结构膜,但是这些解决方案往往很昂贵,并且不容易扩展到建筑物。

这使研究人员重新思考最好的方法“是粒子聚合物复合材料的形式,类似于商业油漆”。

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红外摄像头显示了最白色油漆的样品(中间的深紫色正方形)实际上是如何冷却板以下的板子,甚至没有商业的“热拒绝”油漆。
约瑟夫人/普渡大学

普通的白色油漆还不够白色,不足以帮助用被动冷却 - 它仅反映了80%至90%的阳光,实际上从吸收紫外线的光中变得更加温暖。因此,任务变成了一种使白色涂料甚至更白的方法。事实证明这是一个挑战。

李说:“我们首先尝试了具有高电子带隙的多种材料,以避免太阳吸收。”“但是,由于缺乏反射阳光的能力,这些油漆通常在低厚度下出现半透明。在我们先前对商业涂料和理论建模的研究中,我们确定高浓度和宽粒径分布都是有益的。因为我们是有益的。实施了这两种方法,我们看到与以前的尝试相比,油漆解决方案显得更白。”

正如李在普渡大学新闻稿研究人员研究了“各种商业产品,基本上是白色的。”最终,“ [W]发现,使用硫酸钡,您可以从理论上使事情真正地,反射性,这意味着它们确实非常白。”

您可能以前听说过硫酸钡。这是医疗患者在接受X射线检查或CT扫描时涂上食道,胃和肠子的饮料或平板电脑形式的东西,以便医生可以更清楚地看到患病或损坏的区域。Medlineplus。李指出,作为油漆成分,它已经广泛可用且对人类和环境安全。

研究人员使用了硫酸钡颗粒的各种尺寸在油漆中,使油漆能够散布更多的频谱。

他们还必须确保油漆在外面的持续时间足够长,以便适合绘画屋顶。李解释说:“我们测试了耐磨性,三周的户外风化和水冲洗测试。”“这三个均显示出令人鼓舞的结果作为初始耐用性测试。我们还测试了粘度,并且可以将油漆与商业油漆非常相似。它也可以以类似的方式制造。在这项工作中,我们不仅实现了一个油漆优于商业油漆,但也不需要专业设备或材料来制造,运输或涂抹油漆。”

超白色油漆看起来与普通的白色油漆非常相似,因为反射率的差异虽然在冷却方面显着,但对于人的眼睛来说是无法察觉的。李说:“在论文中,我们有两种油漆的照片,它们看起来几乎相同。”

该研究的下一步是在不同的天气条件下优化涂料,以实现长期耐用性。目前尚无目标日期,因此请勿在本地五金店搜索它。

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