“最黑的黑色”涂料，以其热伪装潜力而闻名，长期以来吸引了公众 99.9% 的注意力。现在是时候将目光转向实用涂料光谱的另一端：“最白”的白色。研究表明，涂有新配方白色着色剂的表面可以反射 98.1% 的阳光，从而产生强大的冷却效果——无需商用空调所需的任何电力。
普渡大学机械工程师阮秀林（音译）表示，这种涂层仅吸收 1.9% 的阳光，而传统的白色或“热反射”涂料则吸收 10% 至 20% 的阳光。阮秀林是一项关于该物质的研究的合著者，该研究发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。 这种新型涂料通过高效反射，实际上可以帮助涂有涂层的建筑物释放内部热量。作者计算得出，用他们的涂料覆盖 1,000 平方英尺（超过 90 平方米）的屋顶可以为建筑物降温约 10 千瓦。这种效果可能无法消除对耗能空调的需求，但可以减少空调的使用。阮说：“我们的模型显示，如果你在比如里诺或凤凰城，你可以在夏季节省高达 70% 到 80% 的空调费用。”
科学家们几十年来一直在开发反光涂料，但今天的商业产品仍然保持在或高于周围温度。在过去的 10 年里，研究人员在使用多层涂层方面取得了更大的成功，这些涂层结合了不同尺寸的微小颗粒（有些是纳米级的），以反射多种波长的光。斯坦福大学和科罗拉多大学博尔德分校的团队已经证明，此类材料可以将表面冷却到低于环境温度。不幸的是，制造精确的多层物质并按设定顺序将其应用于表面，比简单地涂上一些油漆成本更高，并且需要更密集的工艺。
支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
2014 年，阮决定采用混合方法，创造一种普通的涂料，可以轻松地刷涂或喷涂到表面上，但仍然可以融入反光纳米材料。他的团队测试了二氧化钛和碳酸钙等物质，并在去年用后者制成了一种冷却但反射率较低的涂料。研究人员最终选择了一种相对便宜的化合物，称为硫酸钡。接下来，他们校准了必要的浓度，以使涂料尽可能具有反射性，同时又不降低其粘合在一起的能力。最后，他们确保硫酸钡颗粒具有多种尺寸，因为每种尺寸都会散射不同波长的光。
哥伦比亚大学材料科学家袁阳（音译）说：“我喜欢这项研究。我认为它很有前景。”袁阳没有参与这项研究。“我认为它有商业化的潜力。”阮说，他希望在一两年内将他的涂料版本推向市场。他补充说：“[硫酸钡]的价格与商业涂料中使用的二氧化钛相当，甚至略低于二氧化钛。制造不涉及任何昂贵的纳米技术。虽然它仍然是纳米技术，但它是一种非常实惠的纳米技术。”
来自其他研究人员的大量竞争。袁阳指出，任何这样的新产品都需要经受住现实世界的考验，随着时间的推移，污垢会覆盖表面。他说，制造商将不得不努力解决“如何确保涂料在使用 30 年后仍然是白色”的问题。
阮认为他的工作是应对气候紧急情况的一种工具。“[乔]拜登总统谈到到 2030 年将碳排放量减半，”他说。“我们的涂料可以为这个目标做出贡献，因为它让我们可以在不使用电力的情况下实现冷却。”
编者注（2021 年 7 月 16 日）：本文的标题为“冷色调”的版本被改编收录在 2021 年 8 月号的《大众科学》中。本文反映了该版本，并增加了一些为印刷而删节的材料。