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这种比白色还白的油漆能显著地降低建筑物的温度。为什么不是到处都是?

这种涂料是用硫酸钡制成的,有阴暗的一面。

这种比白色还白的油漆能显著地降低建筑物的温度。为什么不是到处都是?
(图片来源:Simon_M /Blendswap
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从冰冷的苔原到翻腾的云层,白色在我们星球的调色板上反复出现。这种颜色为太阳光从地球表面反射回太空提供了一种自然的方式。这种效应被称为行星效应反照率-对全球平均气温有巨大影响。

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想象一个完全被海洋覆盖的世界。虽然这个想法可能会唤起一种清爽的感觉,但缺少反射性的白色区域实际上会使地球表面的平均温度上升到接近30ºC:是目前平均温度的两倍15ºC

我们星球上的冰和雪植被覆盖,以及人类驱动的气候变化的结果,也在推动地表温度的进一步上升。最坏的情景模型预测,如果二氧化碳排放量在2050年没有大幅减少,2100年的平均气温可能会减少1.5ºC比现在的温度高,部分原因是地球的反射率降低了。我们这个世界的颜色在决定它的未来方面起着关键的作用。

希腊圣托里尼岛(Santorini, Greece)等岛屿上著名的白色建筑并不只是为了炫耀:数百年来,人类一直在利用白色最能反射热量的知识。传统上,有一种白漆叫做石膏,含有硫酸钙(CaSO₄),用于此类建筑。一个新的研究表明一种含有硫酸钡的替代涂料(BaSO₄)可以更有效地将击中建筑物的太阳辐射反射回太空。

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在希腊,墙壁和屋顶通常用石膏粉刷。(照片:MartinM303 / iStock)
这种新型的以硫酸钡为基础的涂料的有效性的关键在于它所包含的纳米粒子能够以相对较高的效率和特定的0.008到0.013毫米的红外波长反射太阳的能量。这些波长与大气层中高度透明的部分相匹配。天空的窗口.”

这意味着更多被反射的太阳能可以通过这个“窗口”反射回太空,而不是滞留在地球的大气层中,从而加剧全球变暖。根据研究的作者当太阳辐射照射在硫酸钡涂料上时,近10%的辐射被反射到这些波长。

将这种涂料应用于气候温暖地区的建筑将有助于使建筑保持凉爽——这是一个巨大的挑战,特别是在印度城市地区在夏季的几个月里,那里的人口和建筑密度会将温度推到难以忍受的高度。

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该研究表明,用硫酸钡涂料粉刷建筑可以使建筑内的温度比室外温度降低4.5℃。这项技术有显著降低成本的潜力冷却建筑减少对空调的依赖。

在美国,沃尔玛的白色屋顶有助于减少超市内的能源消耗。(照片:沃尔玛
然而,这种比白色还白的油漆也有其阴暗的一面。开采重晶石原料来生产和加工亚硫酸盐钡(占油漆的60%)所需要的能量意味着它拥有巨大的碳足迹.而广泛使用这种涂料将意味着急剧增加矿业钡。

自然冷却的技巧

亚硫酸盐钡涂料只是提高建筑物反射率的一种方法。过去几年我一直在研究自然界中的白色,从白色的表面到白色的动物。动物的毛发、羽毛和蝴蝶的翅膀提供了不同的例子,说明自然是如何在结构中调节温度的。模仿这些自然的技术可以帮助我们的城市保持凉爽,对环境的成本更低。

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一个强烈的翅膀白色的甲虫种叫做Lepidiota耻辱出现惊人明亮的白色多亏纳米结构它们的鳞片非常擅长散射入射光。这种自然光散射特性可以用来设计更好的涂料:例如,通过使用回收的塑料制造含有类似纳米结构且碳足迹低得多的白色涂料。当你从大自然中汲取灵感的时候,你会发现大自然是无限的。

安德鲁·帕内尔是物理学和天文学的研究员吗谢菲尔德大学.本文转载自谈话在知识共享许可下。读了原文

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