反射95%光線 宇宙成了無限大散熱器 超白塗料 幫房子變涼快

編譯/韋士塔 |2020.11.14
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氣候炎熱的地區,建築物多為白色。 圖/法新社

編譯/韋士塔

許多建築物和汽車的塗裝以白色為主色系,這不僅是出於美觀考量,更重要的因素是反射陽光,控制內部的溫度;例如,以藍頂白色小屋聞名的希臘度假勝地聖托里尼島(Santorini),房屋選用大量白色就是因應當地高溫氣候而來。

除了傳統智慧,目前解決室內或車內高溫最普遍的方式是使用空調,但這也導致氣候變遷日益惡化。空調運轉過程會產生大量溫室氣體,讓地球持續升溫,迫使空調的使用率升高,成為惡性循環。

國際能源總署(IEA)指出,空調帶來巨大的環境風險,生產空調運作所需的電力,每年約產生40億噸二氧化碳,占全球排放總量的12%。此外,空調使用的氣體,如氫氟烴或氫氟碳化合物,已被證實是極強的溫室氣體。

過去幾年來,科學家已研發各種輻射冷卻塗層,利用玻璃、鐵氟龍或二氧化鈦等化學物質反射陽光;但這些方式各有缺點,包括效率不佳、材料有致癌成分等。

美國普度大學(Purdue University)的研究人員已開發了一種新的白色塗料,可把95%的陽光反射,並有助熱紅外線(infrared heat)散逸,讓塗上塗料的表面溫度保持涼爽,甚至低於周遭環境溫度;若能應用在建築物或汽車上,將可降低製冷成本和能源消耗。

普度大學機械工程系教授阮修林(Xiulin Ruan)說:「被陽光直射的表面,溫度不可能比當地氣溫低,但是我們的發明可以改變這種現象。」他說,研究團隊嘗試新的塗料配方,使用碳酸鈣為原料,讓塗料吸收較少紫外線,藉此避免溫度升高。此外,塗料中也使用尺寸不同的顆粒,有助反射陽光。

參與這項研究的麻省理工學院(MIT)博士後研究員李翔宇( Xiangyu Li)則說,新塗料的原理不是把熱量從物體表面轉移到大氣中,而是讓光線反射回宇宙,宇宙有如無限大的散熱器。

研究團隊指出,以最新配方製作的輻射冷卻塗料,可以反射高達95%的光線,而一般塗料的反射率則在80%到90%之間。研究人員以最新塗料與普通白色塗料進行對照,在陽光下實際測試,並透過紅外線影像顯示塗料的效果。結果顯示,塗上新塗料的區域,溫度低於氣溫。

阮修林表示,新的塗料應用範圍廣泛,除了能幫助建築物降溫,也可以防止室外電氣系統過熱。他在發表於《細胞出版社物理科學》(Cell Reports Physical Science)的報告中表示:「我們的塗料製程,與商業塗料的生產方式類似,而且成本可能更低。只要能確保塗料的耐用性,可以長期在戶外使用,就有機會大規模使用。」

阮修林指出,新的塗料若能廣泛應用在城市的建築物、道路和其他物體,將可節省大量能源,減少溫室氣體排放,是對抗全球暖化的創新方式。

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