为了遏制全球变暖,普渡大学的工程师们发明了迄今为止最白的涂料。研究人员说,在建筑物上涂上这种涂料可能有一天会使它们足够凉爽,从而减少对空调的需求。

今年10月,该团队创造了一种超白涂料,突破了涂料白度的极限。现在他们已经超越了这一点。这种新型涂料不仅更白,而且比研究人员之前展示的配方更能保持表面的温度。

“如果你用这种涂料覆盖大约1000平方英尺的屋顶面积,我们估计你可以得到10千瓦的冷却功率。这比大多数家庭使用的中央空调还要强大,”普渡大学机械工程教授阮秀林说。

研究人员认为,这种白色可能与最黑的黑色Vantablack最接近,后者可以吸收高达99.9%的可见光。新的最白涂料配方能反射高达98.1%的阳光,而研究人员之前的超白涂料只能反射95.5%的阳光,同时还能将红外线热量从表面散发出去。

典型的商用白色涂料会变暖而不是变冷。市场上的隔热涂料只能反射80%-90%的阳光,并且不能使表面比周围环境更冷。

该团队的研究论文展示了这种涂料的工作原理,并于4月15日作为杂志封面发表ACS应用材料与界面188金宝搏bet官网

是什么让最白的油漆如此白

两大特点赋予了这幅画极致的白色。其中一个原因是这种颜料含有高浓度的硫酸钡化合物,这种化合物也被用来使相纸和化妆品变白。“我们研究了各种各样的商业产品,基本上都是白色的,”麻省理工学院博士后研究员李翔宇(音)说,他在阮的实验室读普渡大学博士期间参与了这个项目。“我们发现,使用硫酸钡,理论上可以让东西变得非常非常反光,这意味着它们真的非常非常白。”

第二个特点是涂料中的硫酸钡颗粒大小不一。每个粒子散射光的多少取决于它的大小,所以更大范围的粒子大小可以让颜料散射更多来自太阳的光谱。普渡大学机械工程博士生约瑟夫·珀金斯(Joseph Peoples)说:“高浓度的不同大小的颗粒使涂料具有最广泛的光谱散射,这有助于实现最高的反射率。”

有一点空间可以使油漆更白,但不会影响油漆。“虽然颗粒浓度越高越好,但你不能把浓度提高太多。浓度越高,油漆就越容易破裂或脱落。”

为什么最白的油漆也是最酷的

油漆的白色也意味着油漆是有记录以来最酷的。研究人员使用称为热电偶的高精度温度读数设备,在室外演示了这种涂料可以使表面在夜间比周围环境低19华氏度。它还可以在正午强烈的阳光下使表面温度低于周围环境8°F。

这种涂料对太阳的反射非常有效,甚至在隆冬也能工作。在室外环境温度为43°F的测试中,涂料仍然成功地将样品温度降低了18°F。

这种白色涂料是经过6年研究的结果,该研究始于20世纪70年代,旨在开发辐射冷却涂料,作为传统空调的可行替代品。阮的实验室考虑了100多种不同的材料,将它们缩小到10种,并为每种材料测试了大约50种不同188金宝搏bet官网的配方。他们之前的超白涂料是由碳酸钙制成的,碳酸钙是一种富含地球的化合物,通常存在于岩石和贝壳中。

研究人员在他们的研究中表明,像商业涂料一样,他们的硫酸钡基涂料可以应对室外条件。研究人员用于制造这种涂料的技术也与商业涂料制造工艺兼容。

该涂料配方的专利申请已通过普渡研究基金会技术商业化办公室.该研究由普渡大学冷却技术研究中心和空军科学研究办公室通过国防大学研究仪器项目(授权号427 FA9550-17-1-0368)支持。这项研究是在普渡大学的FLEX实验室和Ray W. Herrick实验室以及普渡大学探索园的Birck纳米技术中心进行的。