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辐射冷却技术应用于商业涂料中 反射95.5%太阳光应对气候变化

辐射冷却技术 太阳辐射
发布:2020-10-22 10:46:42     来源:Science Daily

科学家已经开发出一种白色涂料,即使在阳光直射下也能冷却到其周围环境以下的温度。他们的研究于10月21日发表在《Cell Reports Physical Science》杂志上,展示了一种辐射冷却技术,该技术可用于商业涂料中,制造成本较低,并且可将95.5%的太阳光被动反射回表面空间。相反,目前市场上的商业“排热涂料”仅反射80%-90%的太阳辐射,而无法达到低于环境温度的温度。

在夏季和气候温暖的地区,大多数建筑物都依靠传统的空调系统将热量从内部环境传递到室外。这些系统需要能源,会散发出多余的热量,将城市转变为“热岛”,并加剧气候危机。但是,尽管科学家自1970年代以来一直在尝试开发辐射冷却涂料,但先前开发的涂料无法反射足够的阳光,无法作为传统空调的可行、可商业化的替代品。

印第安纳州普渡大学机械工程学院的教授Xiulin Ruan表示:“开发一种低于室温的辐射冷却解决方案是一项长期的任务,该解决方案可提供一种方便的单层颗粒矩阵涂料形式并具有很高的可靠性。该研究的作者。“这对于辐射冷却的广泛应用和减轻全球变暖的影响至关重要。”

为了开发可商业应用的辐射冷却涂料,Ruan和同事使用碳酸钙填充剂(一种富含地球的化合物)代替了标准的二氧化钛颗粒,因为该填充剂具有较大的带隙(价电子带与电子束底部之间的能量差)导电电子带),有助于最大程度地减少涂料吸收的紫外线量。研究人员还利用60%的高颗粒浓度来增强阳光散射,并采用宽粒度分布而不是单个粒度进行有效的宽带散射。

为了证明这些改进如何增强了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测试。夜间,涂料样品的温度保持在低于环境温度10摄氏度的水平,而当太阳处于天顶时,油漆样品的温度至少低于环境温度的1.7摄氏度。(显示在直射的阳光下,冷却能力超过37W / m 2。)Ruan和他的团队随后进行了第二次测试,其中一部分图案用新颖涂料上光,而另一部分使用商用白色涂料涂上。相同的厚度。红外热像仪显示,碳酸钙基丙烯酸涂料在阳光直射下能够保持比商用涂料更低的温度。

Ruan希望该技术可以使广泛的行业受益,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,军事基础设施和多功能车。可以将涂料直接涂在建筑物上以降低冷却成本。由于涂料缺乏金属成分,电信公司可以使用它来防止室外设备过热,这是实现5G网络的重要一步。

Ruan说:“这种涂料甚至可以用来抵抗气候变化,因为它可以拒绝阳光并将热量辐射到太空中。”

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,水和清洁剂的抵抗力,以确保其作为商品的功能。

“我们的涂料与商业涂料的制造工艺兼容,成本可能相当甚至更低,” Ruan说。“关键是确保涂料的可靠性,使其在长期的户外应用中可行。”

这项工作得到了普渡大学冷却技术研究中心和空军科研办公室通过国防大学研究仪器计划的支持

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