碳酸鈣填料應(yīng)用在涂料行業(yè)效果很不錯，近期科學家又發(fā)明了一種用在建筑外墻的涂料，顏色是白色的，即使在陽光直射下，也能冷卻表面，降低周圍環(huán)境溫度。

新型碳酸鈣填料涂料

近期，刊登于《細胞—物理科學報告》的一項新研究成果，展示了一種可用于商業(yè)涂料的輻射冷卻技術(shù)，這種技術(shù)的制造成本較低，主要是添加了一種碳酸鈣的填料，實現(xiàn)被動地將到達表面95.5%的陽光反射回外部空間。與此相比，目前市場上的商用“拒熱涂料”只能反射80%~90%的太陽輻射，不能達到降低環(huán)境溫度的效果。 

市場分析：緊缺一種涂料可以替代空調(diào)，解決熱量轉(zhuǎn)換

在溫度比較高的時間和地區(qū)，一大部分建筑通過空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)內(nèi)外部熱量的轉(zhuǎn)換達到降溫的目的，這種方式需要消耗比較多的能源，同時釋放出多余的熱量，進而加劇了城市環(huán)境的溫度升高，從而影響了地球氣候。所以自20世紀70年代以來，科學家一直在開發(fā)輻射冷卻涂料來改善這種情況，但之前的涂料不能滿足反射足夠的陽光、也不能替代傳統(tǒng)空調(diào)、可商業(yè)化的替代品這三個條件，一直沒有大的改善。

可降溫涂料的意義

這項研究的作者之一、美國印第安納州普渡大學機械工程學院教授阮秀林說：“開發(fā)一種低環(huán)境輻射冷卻方案是一項持久任務(wù)，這種方案能夠提供一種方便的單層顆?；w涂料形式，且可靠性高，這對輻射冷卻技術(shù)的廣泛應(yīng)用和緩解全球變暖效應(yīng)至關(guān)重要?！?/span>

降溫涂料如何實現(xiàn)商業(yè)化

為了開發(fā)商業(yè)應(yīng)用輻射冷卻涂料，研究人員使用了碳酸鈣填料，使得成本預(yù)計可與商業(yè)白色涂料相當甚至更低。能實現(xiàn)這種情況主要原因是：碳酸鈣有大量帶隙，因此有助于減少涂料吸收的紫外線量。研究人員還利用了60%的高粒子濃度促進陽光散射，并且用寬粒子尺寸分布而不是單粒子尺寸來實現(xiàn)高效的寬帶散射。

冷卻實驗結(jié)果更加驗證了白色涂料的降溫作用

為了證明這些改變是否更好地增強了涂料的輻射冷卻能力，研究人員在西拉法葉進行了為期兩天的冷卻測試。在夜間，涂料樣品比環(huán)境溫度低10℃，在太陽處于最高點時比環(huán)境溫度低至少1.7℃（在陽光直射下，冷卻功率超過37W/㎡）。該團隊接著進行了第二次測試，其中一部分圖案用新型涂料繪制，而另一部分則用同樣厚度的商用白色涂料繪制。紅外攝像機顯示，這種碳酸鈣基丙烯酸涂料在陽光直射下的溫度比商業(yè)上的同類產(chǎn)品更低。

冷卻涂料的現(xiàn)場測試圖

（A）在超過1天的時間內(nèi)對CaCO 3-丙烯酸涂料進行現(xiàn)場溫度測量。

（B）將涂有CaCO 3-丙烯酸涂料的“ P”圖案和其余使用市售白色涂料的“ P”圖案置于直射陽光下。普通相機幾乎看不到該圖案，但是由于CaCO 3-丙烯酸涂料的溫度較低，該圖案對于紅外（IR）相機變得更具特色。

（C）使用反饋加熱器直接測量CaCO 3-丙烯酸涂料的冷卻能力。

該研究證明了CaCO 3-丙烯酸涂料具有高的顆粒濃度和寬的尺寸分布，能夠?qū)崿F(xiàn)全天的低于環(huán)境溫度的全天候冷卻，并具有0.49的高標準品質(zhì)因數(shù)。固有的大帶隙，合適的粒徑，寬的粒徑分布和高的粒徑濃度對于強烈反射陽光至關(guān)重要。丙烯酸酯基體的振動共振峰在天窗中提供了強烈的發(fā)射，輻射冷卻涂料顯示出的冷卻性能是所報告的最先進方法中最好的，同時具有空前的綜合優(yōu)勢，包括便捷的涂料形式，低成本以及與商業(yè)涂料制造工藝的兼容性。未來的研究可能旨在通過探索材料和結(jié)構(gòu)，以更薄的薄膜實現(xiàn)更高的性能。

CaCO 3-丙烯酸涂料圖

（A）獨立式輻射散熱涂料樣品以及商用白色涂料。

（B）CaCO 3-丙烯酸涂料的SEM圖像。從SEM圖像測量粒度分布。

CaCO 3-丙烯酸涂料的應(yīng)用和未來發(fā)展空間

研究人員預(yù)計，該技術(shù)可能惠及廣泛行業(yè)，包括住宅和商業(yè)建筑、數(shù)據(jù)中心、倉庫、食品存儲、汽車、戶外電氣設(shè)備、軍事基礎(chǔ)設(shè)施和多功能車輛等。這種涂料可以直接涂在建筑物上，以降低冷卻成本。

據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)了解，全球能量銷量截止到2050年將增長90%。在這樣嚴峻的環(huán)境下，可降溫涂料的出現(xiàn)會迅速得到應(yīng)用，從材料實際應(yīng)用的角度考慮，可以替代熱帶地區(qū)用來降溫的白油漆。

相關(guān)論文信息：http://dx.doi.org/10.1016/j.xcrp.2020.100221