世界上最白的白有多白？最近，來(lái)自美國(guó)普渡大學(xué)的阮修林帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出了人類史上最白的白涂料，這種超白涂料能夠反射高達(dá)98.1%的可見(jiàn)光，因?yàn)榉瓷淠芰μ珡?qiáng)了，甚至還能將紅外線熱量從粉刷表面散發(fā)出去，擁有極優(yōu)的輻射制冷性能。?

　　編譯丨周郅璨?

　　審校丨楊心舟?

　　白色是一種包含光譜中所有色光的顏色，是我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|到的明度最高的顏色，更是一種特別的顏色。它無(wú)法用其他顏色調(diào)和得到，是美術(shù)生顏料盒中最貴最愛(ài)惜的存在，也是汽車噴漆、工業(yè)涂料中比較貴的一種。?

　　抬高白色“身價(jià)”的原因有很多，以工業(yè)界常用的白色涂料為例，相較于其他涂料，其顏色受雜質(zhì)的影響更為明顯，因此其純化工藝會(huì)比較復(fù)雜。同時(shí)，白色涂料很容易受到氧化而變黃，選用怎樣的材料，如何穩(wěn)定其基體，這些也都是工藝上的難點(diǎn)。?

　　總而言之，越白的涂料越難造。但科學(xué)家們從未停止過(guò)對(duì)于極致的追求，就像人類已經(jīng)制造出了最黑的黑“Vanta Black”，能吸收99.9%的可見(jiàn)光。與之相對(duì)，有一個(gè)男人也一門心思追求著極致的白，經(jīng)過(guò)他和團(tuán)隊(duì)六年多的努力，最近他終于做到了。他是來(lái)自美國(guó)普渡大學(xué)的阮修林教授，近期他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出了人類史上最白的白涂料，這種超白涂料能夠反射高達(dá)98.1%的可見(jiàn)光，同時(shí)還能將紅外線熱量從粉刷表面散發(fā)出去，擁有極優(yōu)的輻射制冷性能。?

　　阮修林自2008年加入普渡大學(xué)以來(lái)，一直致力于能源與熱物理工程方面的研究，在近期發(fā)表了超白涂料的研究成果后，他接受了多家媒體的采訪，并談到如果將這種涂料覆蓋到大約1000平方英寸的屋頂上，那么房屋內(nèi)部可以得到10千瓦的冷卻功率，甚至比大多數(shù)開(kāi)了中央空調(diào)的房屋更涼快。?

　　要知道，在此之前，要實(shí)現(xiàn)高效的被動(dòng)式（輻射）制冷是十分困難的。目前相對(duì)先進(jìn)的一大解決方案是采用復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)或反射金屬層，然而這限制了它們?cè)谠S多領(lǐng)域的應(yīng)用。另一種則是通過(guò)涂料來(lái)實(shí)現(xiàn)被動(dòng)制冷，但現(xiàn)在使用的大部分的白色涂料反射率其實(shí)還停留在80%-90%的區(qū)間，低反射率使得其很難保持表面的涼爽。這就要求粉刷一層十分厚的涂料，不僅浪費(fèi)還極容易板結(jié)，而且其適用范圍較窄，僅能在某些特定天氣條件下發(fā)揮作用。?

　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，早在去年十月，該研究小組就發(fā)明了一種碳酸鈣基的白色涂料，其反射率達(dá)到了95.5%。而現(xiàn)在，他們發(fā)明的這種新型基于硫酸鋇的納米復(fù)合超白涂料無(wú)疑是更大程度地推動(dòng)了被動(dòng)式制冷技術(shù)的發(fā)展。相關(guān)論文于最近作為封面文章發(fā)表在了《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·應(yīng)用材料與界面》期刊上。?

　　“美白”秘籍?

　　這種超白涂料有兩個(gè)變白“秘籍”，一是涂料基體中摻入的高濃度的硫酸鋇。這種化合物具有高電子帶隙，較低的陽(yáng)光吸收率和高反射率，常作為改變稠度的填充劑，添加在一些白色涂料之中，也可以作為增白劑，添加到相紙、化妝品之中。?

　　研究人員對(duì)市面上大量的白色物品進(jìn)行了測(cè)試，他們發(fā)現(xiàn)添加硫酸鋇確實(shí)能夠很大程度地增加物體的反射率，也就是會(huì)讓其看起來(lái)更白；第二則是涂料內(nèi)部的硫酸鋇粒子大小不同，其具有較大的粒徑波動(dòng)范圍。每個(gè)粒子散射光的程度會(huì)隨其粒徑大小發(fā)生波動(dòng)，因此涂料內(nèi)部粒子越大的粒徑范圍分布能夠允許涂料散射范圍更大的可見(jiàn)光。?

　　新型涂料能很好地鋪開(kāi)，速干，且防水。（視頻來(lái)源：普渡大學(xué)/阮修林）?

　　高濃度和不同粒徑大小這兩大“秘籍”的疊加效果就使得這種新型涂料獲得了極高的反射率。當(dāng)然，硫酸鋇的濃度也不能過(guò)高，雖然高濃度有助于使涂料變得更白，但是過(guò)高的濃度也會(huì)使得涂料干后更容易破裂或剝落，極大地影響使用體驗(yàn)。?

　　代替空調(diào)?

　　眾所周知，白色光是一種復(fù)色光，而一個(gè)不透明物體會(huì)吸收不同色光，反射相同色光，所以白色物體擁有較高的反射率。而當(dāng)使用白色涂料粉刷到了房頂，它能夠很大程度地反射太陽(yáng)的輻射熱量，有效地降低輻射傳熱和對(duì)流傳熱。?

　　根據(jù)2010年《地球物理研究快報(bào)》的一項(xiàng)研究，如果將城市的房屋屋頂都用理想白色涂料粉刷，經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬發(fā)現(xiàn)，這可以減輕33%的熱島效應(yīng)，將城市的整體溫度降低0.4℃，并顯著降低室內(nèi)溫度，從而降低空調(diào)的使用率，起到節(jié)能減排的目的。?

　　普渡大學(xué)研制的這種涂料的反射率遠(yuǎn)高于普通商用涂料，這也就意味著它的降溫效果更加優(yōu)良。研究人員利用一種熱電偶高精度溫度檢測(cè)設(shè)備，在室外對(duì)涂料的降溫性能進(jìn)行了測(cè)試。演示實(shí)驗(yàn)中，這種涂料能夠適用于多種環(huán)境，在夜間能夠讓粉刷后的表面比周圍環(huán)境溫度低11℃，而在中午的強(qiáng)烈陽(yáng)光下，它同樣可以將表面冷卻到比周圍環(huán)境低5℃。在進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)即使是在冬天的寒冷環(huán)境中（測(cè)試溫度約為6℃），它仍能將樣品表面降低10℃，這證明了該涂料極為優(yōu)秀的反射降溫性能。?

　　事實(shí)上，這一新型超白涂料最初是來(lái)自于研究團(tuán)隊(duì)的一個(gè)奇思妙想，他們?cè)鞠胗贸淄苛先〈鷤鹘y(tǒng)空調(diào)進(jìn)行房屋降溫。之后，他們?cè)谏鲜兰o(jì)70年代開(kāi)發(fā)的輻射冷卻涂料的基礎(chǔ)上進(jìn)行了諸多改進(jìn)，前后進(jìn)行了六年多的配比研究與試驗(yàn)。對(duì)于涂料的基體材料選擇，最初他們考慮了超過(guò)100種不同的材料，經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)，逐漸將范圍縮小到10種。之后，他們對(duì)這10組材料，每種進(jìn)行了50個(gè)不同配方的交叉試驗(yàn)。?

　　去年十月，他們終于得到了一種性能優(yōu)秀的碳酸鈣基白色涂料，但碳酸鈣在酸雨等極端天氣下可能會(huì)發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致涂料變質(zhì)，因此今年他們推出了硫酸鋇基涂料，并專門針對(duì)室外的復(fù)雜環(huán)境，進(jìn)行了涂料的穩(wěn)定優(yōu)化，最終選用了體積濃度為60%的硫酸鋇-丙烯酸復(fù)合涂料配方。?

　　阮修林表示，他們發(fā)明的這種新型涂料不管是反射率、降溫性能還是穩(wěn)定性都優(yōu)于目前使用的其他商用白色涂料，同時(shí)其制造工藝也與普通商業(yè)涂料工藝相兼容，成本可控。因此，這種涂料未來(lái)在降低空間制冷成本、對(duì)抗城市孤島效應(yīng)、緩解全球變暖等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。在BBC的采訪中，他還談到：“我們做了一個(gè)非常粗略的計(jì)算，只需要用這種涂料涂 1 %的地球表面（也許就是一些無(wú)人區(qū)的巖石），就可以一定程度起到對(duì)抗氣候變化的作用?！??

　　不過(guò)，同樣也有研究人員對(duì)其結(jié)果持謹(jǐn)慎態(tài)度。根據(jù)《華盛頓郵報(bào)》的報(bào)道，美國(guó)勞倫士·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究員龍內(nèi)·萊文森（Ronnen Levinson）稱，這種涂料其實(shí)與市面上的涂料相比只是有一些較小的改進(jìn)，而一種涂料真實(shí)的制冷作用通常是需要在室外放置幾年后，才能進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估的。這其中需要考慮更多的復(fù)雜因素，因此這種新型超白涂料的效力到底如何還需要交給時(shí)間來(lái)評(píng)定。?

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