物理科技生物学-PHYICA

即使在望月香织阳光直射下,这种白色涂料也能保持表面比周围环境凉爽

物理学 2022-05-07 23:59:08

按单元格出版社 这张红外图像显示,涂有普渡辐射冷却涂料的P图案比涂有商业涂料的背景要冷得多

学分:李翔宇,普渡大学机械工程学院博士生 科学家开发了一种白色涂料,即使在阳光直射下,其温度也低于周围环境的温度

他们的研究发表在10月21日的《细胞报告物理科学》杂志上,展示了一种可用于商业涂料的辐射冷却技术,这种技术制造成本更低,并且被动反射95

到达其表面的阳光的5%回到外层空间

相比之下,目前市场上的商用“隔热涂料”只能反射80%-90%的太阳辐射,无法达到低于环境温度的温度

在夏季和气候温暖的地区,大多数建筑依靠传统的空调系统将热量从室内环境传递到室外

这些系统需要能源,释放出过多的热量,将城市变成“热岛”,加剧了气候危机

但是,尽管科学家们自20世纪70年代以来一直在寻求开发辐射冷却涂料,但以前开发的涂料不能反射足够的阳光,无法作为传统空调可行的、可商业化的替代品

印第安纳州普渡大学机械工程学院教授、阮(音译)是该研究的作者之一,他说:“开发一种能够提供便利的单层颗粒基体涂料形式和高可靠性的低于环境温度的辐射冷却解决方案是一项长期的任务。”

“这对于辐射冷却的广泛应用和缓解全球变暖的影响至关重要

" 为了开发一种商业上适用的辐射冷却涂料,阮和他的同事使用了碳酸钙填料,一种富含土的化合物,而不是标准的二氧化钛颗粒,因为填料具有大的带隙(价电子带和导电电子带底部之间的能量差),这有助于使涂料吸收的紫外光量最小化

研究人员还利用60%的高粒子浓度来增强阳光散射,以及宽的粒子尺寸分布而不是单个粒子尺寸来实现有效的宽带散射

研究人员绘制样本并记录温度读数

学分:普渡大学机械工程学院的杰瑞德·派克 为了证明这些改进如何提高涂料的辐射冷却能力,研究人员在印第安纳州西拉斐特进行了为期两天的冷却试验

油漆样品在夜间保持低于环境温度10℃,至少1

比太阳处于其顶点时周围环境的温度低7摄氏度

(在阳光直射下,冷却功率超过37W/m2

阮和他的团队随后进行了第二次测试,其中一个图案的一部分被涂上了新的颜料,而另一部分被涂上了同样厚度的商业白漆

红外照相机显示碳酸钙基丙烯酸涂料在阳光直射下能够保持比其商业对应物更低的温度

阮预计,这项技术可能会使广泛的行业受益,包括住宅和商业建筑、数据中心、仓库、食品仓库、汽车、户外电气设备、军事基础设施和多用途车辆

该涂料可直接用于建筑物,以降低冷却成本

由于这种涂料没有金属成分,电信公司可以用它来防止室外设备过热,这是实现5G网络的重要一步

教授阮(左)和博士生约瑟夫人民(右)研究普渡辐射冷却涂料和并排放置的商业涂料样品

学分:普渡大学机械工程学院的杰瑞德·派克 阮说:“这种涂料甚至可以用来应对气候变化,因为它拒绝阳光,向太空辐射热量。”

接下来,研究人员计划进行长期可靠性研究,以测试涂料对紫外线、灰尘、表面附着力、水和洗涤剂的耐受性,从而确保其作为商业产品的功能

阮表示:“我们的油漆与商用油漆的生产工艺兼容,成本可能与商用油漆相当甚至更低。”

“关键是要确保涂料的可靠性,使其在长期户外应用中可行

"

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