新材料：商用的白色材料最新反射冷卻能力

　　材料顯示黑或白，體現的是它們對可見光的吸收情況，吸收的可見光越多它就會看起來越黑，反射的越多則就會越白。

　　但是，材料吸收和反射太陽光線往往還有一個潛在功能，那就是越能吸收太陽光的材料，它在陽光照射下會越熱，而反射的越多的往往意味著更涼快。

　　圖片Vantablack?Surrey NanoSystems

　　目前世界上最黑的材料是Vantablack，這個材料能夠吸收99.96%的可見光，所以幾乎沒什么光線能夠反射回我們眼睛，看起來相當黑，同時它也很熱，只是由于它的導熱性非常好很難感受到更加溫暖而已。

　　那么，你知道世界上最白的材料有多白，它又有多涼爽嗎?

　　最新反射冷卻涂料

　　相較于最黑的黑色，目前市面上的白色其實遠無法達到過高的反射能力，因為材料吸收太陽光要比反射太陽光要容易得多。

　　Vantablack是已經投入商用的材料，而那些投入商用的白色材料，對太陽光的反射能力其實通常只能達到80%-90%之間。

　　2021年的時候，普渡大學的科研團隊研發了一種新材料，它對陽光的反射能力最多能夠達到98.1%，這個反射能力讓它顯得很白，被吉尼斯世界紀錄評為世界上最白的材料。

　　這個材料就是對應Vantablack研發的，就像Vantablack被用于吸收熱量一樣，研究人員希望通過這種超反射白色作為涂料來達到冷卻的效果。

　　這種通過反射冷卻的材料被稱為反射冷卻涂料，目前市面上其實是有類似材料的，比如二氧化鈦涂料，這種涂料也很白，涂上它有減緩升溫的效果。

　　圖片　二氧化鈦

　　相對于二氧化鈦涂料，新研發的反射冷卻涂料還有一個功能，就是它能夠對周圍環境起到降溫的效果，就像空調的效果一樣。

　　而且實驗室的數據顯示，即便是在最熱的地方，房子外面涂上它后，都能節省70%-80%的空調電費。

　　那么這個新材料到底是什么呢，為什么有降溫的效果呢?

　　在繼續了解新涂料之前，我們需要了解一個知識點，就是為什么材料被陽光照射后，它會升溫。

　　很多人可能都知道這是太陽輻射的效果，輻射導致材料分子運動，最終表現出來就是變熱。

　　由于黑色能夠吸收更多的太陽輻射，所以它通常更容易被加熱，而白色會反射掉一些輻射，所以它更不容易被加熱。

　　　圖：可見光在整個電磁波譜中的范圍

　　但是很多人可能不知道的是，我們看起來白色的材料其實并不代表它就能通過反射光線來達到不升溫的效果。

　　因為只要材料反射掉足夠多的可見光，我們的眼睛看起來就會是白色的，而反射掉可見光不代表它不會吸收太陽輻射，可見光只是電磁波譜中很小的一部分而已。

　　其實，對于大部分材料而言，真正導致它們被加熱的也不是可見光波長范圍的電磁輻射，而是長波——紅外線部分的波長才是導致材料變熱的主要原因。

　　因為長波或紅外線部分的電磁輻射與材料中的分子更容易產生良好的共振，從而使它們開始運動，進而變熱。

　　這個世界上最白的材料其實是硫酸鋇( BaSO4)，它是天然存在的礦物重晶石，人們很早就開始利用它作為顏料了，我們很多美白的化妝品里都有它。

　　但是這次研究發現，通過調節硫酸鋇的大小和濃度，可以讓它反射和散射掉不同波長范圍的電磁輻射。

　　至于什么尺寸范圍的硫酸鋇顆粒最適合作為反射冷卻涂料，報告中都沒有提到過，估計是商業機密吧，因為這個涂料他們是希望投入商用的。

　　總之，通過濃度和大小的調節，他們得到了一個最佳效果——能夠反射掉98.1%的太陽光(不僅僅是可見光)，只有大約1.9%的太陽輻射會被材料吸收。

　　最重要的是，這個材料還有散射紅外線熱量的能力，所以它有能力冷卻到周圍環境溫度，這點是現在最常用的二氧化鈦白色涂料，以及其它幾乎所有白色涂料所沒有這個效果。

　　該團隊現在已經將新研發的材料——特定尺寸和濃度的硫酸鋇用于油漆涂料，它們選擇的油漆介子是丙烯酸，據信兩者以6:4的比例調和效果最好(硫酸鋇太少反射效果差，而太多油漆效果變差)，這種涂料可以用作可降溫的反射冷卻涂料。

　　該研究的作者通過計算得出，如果一個92.9平方米(1000平方英尺)的屋頂全部涂上這種涂料后可以產生 10 千瓦的冷卻功率，這比大多數家庭使用的空調更強大?！　?/p>

　　而在現場測試中，該團隊發現這種材料的噴漆表面始終比環境溫度低至少4.5攝氏度，平均冷卻功率為每平方米117瓦，不過在隆冬時節也會保持這種狀態。

　　對于大部分人和大部分地區而言，只要將房屋的外土氣換成這種涂料，夏天基本可以完全不用開空調了。

　　自20世紀70年代以來，科學家們就一直在尋找被動輻射冷卻的方法，但到目前為止，硫酸鋇的特定尺寸和濃度是最好的，最重要的是這種材料其實還比較便宜，畢竟天然存在。

　　但是，也有很多科學家對這項研究提出質疑，因為作為涂料它必須禁得住世界的考驗，必須在足夠長的時間內保證自己不被污垢污染，不然它將失去效果，很明顯這個科學團隊目前還沒有給出相應的使用數據。

　　不管怎么樣，現在減少空調的使用已經迫在眉睫，因為空調使用一直都在加速氣候危機，而反射冷卻涂料在對抗氣候危機方面確實還不錯，至少是個不錯的方向，它非常節能。