研究人员开发超白涂料可用于节能建筑,有助于减少空调使用及二氧化碳排放

加州大学洛杉矶分校材料科学家领导的研究小组展示了制造超白涂料的方法,该涂料可反射多达98%的太阳热量。这项进展显示了设计涂料的实用途径,如果将其用于屋顶和建筑物的其他部分,则可以显着降低冷却成本,这超出了标准的白色“冷屋顶”涂料可以达到的水平。未来可用于节能建筑,减少空调使用率和二氧化碳的排放。该发现在线发布在Joule上。

研究人员开发超白涂料可用于节能建筑,有助于减少空调使用及二氧化碳排放
在正午阳光照射下,研究人员开发的超白涂料(标记为EL1和EL3)仍然比传统白涂料(右上角标记为EL2)凉得多,这可能导致建筑物节省更多能源。

一段时间以来,科学家们一直在探索如何广泛使用白色涂料,以显著降低建筑物,甚至周围的小气候的温度。例如,美国宇航局(NASA)2012年的一项研究发现,白色涂料可以将纽约市屋顶的峰值温度平均降低43°F(24°C)。

虽然研究人员还在继续探究这方面的可能性,有些人甚至用玻璃生产出了反光涂料,但市面上表现最好的白色涂料能反射大约85%的太阳辐射。来自加州大学洛杉矶分校(UCLA)的团队通过对配方进行一些调整改善这一点。通过对配方调整,一种超白涂料的降温能力得到了显著提高,以至于在测试过程中显示出它能反射高达98%的传入辐射。这种材料有助于减少空调使用及二氧化碳排放,在降低建筑物的制冷成本方面发挥很大作用。

目前降温白漆的关键成分是氧化钛,它能非常有效地反射大部分可见光和近红外线。但有一个不足之处,就是它同时吸收紫外线和紫光,这一点还有一定的改进空间。通过对替代材料的探索,该团队用便宜且容易获得的成分(例如艺术家的颜料重晶石)和粉末状的聚四氟乙烯(更广为人知的特氟隆)替代氧化钛。这些成分有助于涂料反射紫外线。该团队还进一步完善了涂料的配方,包括降低了聚合物粘合剂的浓度,这些粘合剂通常有吸热作用。

研究人员说可以在不久的将来实现这种潜在冷却方法的好处,因为该研究成果属于涂料工业能力范围内。在现实世界的场景中部署它应该不需要太多工作。

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除了这些进步之外,研究团队还提出了进一步研究的长期影响,包括标绘出这种涂料可以发挥作用的地方,研究污染对辐射冷却技术的影响,以及如果可以对这种涂料在全球范围内产生影响的话,地球自身反射太阳热量的能力。

研究人员还指出,包括加利福尼亚州和纽约市在内的许多城市和政府已经开始鼓励在新建筑中使用冷屋顶技术。

研究人员希望这项工作能够刺激未来在超白涂料方面的举措,不仅可以节省建筑物的能源消耗,还可以减轻城市的热岛效应,甚至可以展示出一种可行的方法,如果在全球范围内大规模应用可能会影响气候变化。这将需要光学,材料科学和气象学等各个领域的专家以及来自行业和政策领域的专家之间的合作。

UCLA对该技术已经申请了专利。

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