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普渡大学团队研发世界“最白”油漆!可反射98.1%太阳辐射
送交者: jmzjmz[★★★★平凡之人★★★★] 于 2021-10-13 12:34 已读 1362 次  

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随着全球变暖的加剧,人们开始关注碳减排、碳中和。

 

通常,人们利用空调制冷,但其实这种降温方式是把室内的热量“转移”到室外,在这个热量“搬运”的过程中,不仅排放了大量二氧化碳,还消耗了许多电能。




图丨ACS Applied Materials & Interfaces 当期封面(来源:ACS Applied Materials & Interfaces)

 

在寻找遏制全球气候变暖的方法上,科学家从未停止他们的步伐。美国普渡大学机械工程系阮修林教授团队研发了一种可以辐射制冷的硫酸钡超白漆,这种油漆不仅能反射 98.1% 的太阳辐射,还成为吉尼斯世界纪录中“最白”的油漆[1],并且申请了多项国际专利。

 


图丨相关论文(来源:ACS Applied Materials & Interfaces)

 

4 月 15 日,相关论文以《用于全天低温辐射致冷的超白硫酸钡涂料和薄膜》(Ultrawhite BaSO4 Paints and Films for Remarkable Daytime Subambient Radiative Cooling)为题发表在 ACS Applied Materials & Interfaces,并登上了该期刊的当期封面。

 

此前,阮修林在接受媒体采访时曾表示:“如果用超白漆覆盖大约 1000 平方英尺的屋顶,估计可以得到 10 千瓦的冷却功率,这比大多数房子使用的中央空调更强大。



无源辐射制冷,反射率达 98.1%,最高可降温 11℃




超白漆通过辐射制冷的机理,一方面减少太阳光的吸收,另一方面增加红外的辐射。根据天气、风速、建筑情况的不同,研究人员测试出 4.5℃-11℃ 的降温。

 

我们通过辐射制冷,使建筑表面涂上超白漆后可以比室温更低,相当于免费的空调。这对城市的热岛效应、全球气候变暖具有重要重要的意义。” 该论文第一作者李翔宇说。

 


图丨阮修林教授展示超白漆样本(来源:李翔宇)

 

这种超白漆不需要任何电能,就可以将红外光谱通过大气直接 “传输” 到宇宙。也就是说,它不和大气、地球有任何“能量交换”,就把热能直接散射到外太空,减少了“碳排放”和对电能的需求。

 

目前,市场上的油漆主要成分是二氧化钛,其反射率在 90% 左右,而阮修林团队将太阳光反射率提升至目前最高的 98.1%,并且可以全天辐射制冷。

 

从实际吸收率来看,普通油漆吸收 10% 的太阳光,而超白漆只吸收 2% 的太阳光,相当于只吸收原来 1/5 的热量。

 

研究人员对吸收光谱进行了深入的研究发现,二氧化钛对整个紫外光都是吸收的,因此会吸收热量。也就是说,普通油漆的效果从某种程度上来说是“制热”。

 


图丨超白漆的辐射能量转移、发射率表征结果和太阳反射率的模拟(来源:ACS Applied Materials & Interfaces)



李翔宇表示,“从材料选择上,团队会选择电子能带隙较高的材料。这样的材料本身不会吸收紫外光,减少对太阳光的吸收。”

 
 

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