普渡大学的超级白涂料可解决全球变暖危机，但要覆盖地球表面的 1%

大家好，小乐来为大家解答以下的问题，普渡大学的超级白涂料可解决全球变暖危机，但要覆盖地球表面的 1%很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

最近，由美国普渡大学（Purdue University）研究人员研制出的“世界最白涂料”——超白漆ultra-white paint——再次引起业界关注，因为“这种涂料是旧配方的开发，现在可以涂得足够薄，可用于汽车、航空和其他应用。”

有关超白漆的研究大约始于2014年，至今已有约8年历史。在这个过程当中，超白漆经历了较长的前期研发阶段，在条件成熟后陆续公开了多个进化版本，展现出从实验室走向商用的探索与努力。

然而对于这样一个被认为能够减少温室气体排放、遏制全球变暖的新产品来说，它需要解决的问题还有很多，以及它距离真正商用可能依然路途遥远，甚至能否最终实现商用依然成疑。

01

进化

超白漆的研究大约始于2014年。2021年的一篇报道显示，领衔该研究的普渡大学机械工程系华裔教授阮修林（Xiulin Ruan，音译）在一份声明中说：“我们在大约七年前开始这个项目时，初衷是希望（这种油漆能）节能和应对气候变化。”

普渡大学机械工程系华裔教授阮修林展示“最白涂料”（来源：普渡大学）

李翔宇（Li Xiangyu）是超白漆项目组的另一名核心成员，他本科毕业于清华大学电子系，而后来到普渡大学机械工程系阮修林教授课题组攻读博士，现在在麻省理工科技学院（MIT）机械系读博士后。超白漆也是他博士期间参与的最后一个项目。

“在超白漆材料选择过程中，我们从100多种白色材料中，最终挑选了10种材料，每种材料尝试了50多种配方。”李翔宇说。

《涂料经》在搜寻资料时发现，关于超白漆的公开报道最早约出现在2020年。根据报道，阮修林团队制造出“比以往任何白色颜料都要白”的颜料，能够反射95.5%的光线（以前最白的颜料反射率在80%到90%之间）。

但这一切更多的是处于实验阶段，甚至没有形成可发布的论文。

直到2021年4月15日，相关论文才得以问世。该论文以“用于全天低温辐射致冷的超白硫酸钡涂料和薄膜（Ultrawhite BaSO4 Paints and Films for Remarkable Daytime Subambient Radiative Cooling）”为题发表在ACS Applied Materials u0026 Interfaces，并登上了该期刊的当期封面。

“最白涂料”相关论文登上ACS Applied Materials u0026 Interfaces封面

ACS Applied Materials u0026 Interfaces是一本由美国化学协会American Chemical Society创办的年轻期刊，创刊于2009年，专注于发表新材料及界面过程相关研究，目前已被包括SCIE在内的多个数据库收录，其影响因子8.758，具有较高的权威性。

相关论文的发布也意味着超白漆的成果正式面世。

02

真能降温？

根据论文记载，超白漆通过辐射制冷的机理，一方面减少太阳光的吸收，其反射率比起2020年的95.5%进一步提升到98.1%；另一方面增加红外的辐射，并且可以全天辐射制冷，根据天气、风速、建筑情况的不同，研究人员测试出4.5℃-11℃ 的降温。

“我们通过辐射制冷，使建筑表面涂上超白漆后可以比室温更低，相当于免费的空调。这对城市的热岛效应、全球气候变暖具有重要的意义。”作为该论文第一作者的李翔宇说。

红外相机下显示的超白漆样品（中间的深紫色方块）（来源：普渡大学）

相较于“实验版”使用碳酸钙颗粒作为反射材料，“公开版”则进化到使用硫酸钡颗粒。做出这样的改变，是因为研究人员发现，碳酸钙、硫酸钡等材料虽然不吸收紫外光，但是其折射率较低。相比较于涂料生产常用的氧化钛（钛白粉），加入硫酸钡或碳酸钙使得涂料有一种半透明的效果。

李翔宇进一步解释道：“我们做的创新就是加入很多硫酸钡颗粒，并将油漆颗粒浓度提高60%，让它尽量不透光，以达到尽可能高的反射率。”

但对于另一个红外辐射的作用原理，相关报道则很少提及。在一篇报道的评论当中，有读者提出了这样的质疑：

这个是通过反射太阳光的方式来达到降温目的，那怎么（能让）机房减少产热增强散热呢？是减少吸热吗？吸收率理论上是1/5，但是随着热量的不断吸收温度最终还是会升高吧，那做个简单的算法是不是花以前5倍的时间就变得一样热了？那夏天也不指望一整天都凉快，可能就半个小时？

对于这一质疑，李翔宇回复指出：1、（反射）太阳光是减少吸热，红外光的辐射可以将热量直接发射到外太空，后者提供了降温；2、后者其实存在于很多物体表面，但是由于吸热比较强，并不会产生降温效果。

李翔宇

但这个回答似乎并没有给出直接的答案，也即对于来自某个空间内部产生的热量，超白漆如通过增加辐射的方式达到制冷的效果，并没有给出有效的途径，更多的是要依靠天气、风速、建筑情况等外部条件的辅助。

这种情况下，超白漆最多能够减少因为太阳光直射带来的升温，但并不能很好地解决空间内部辐射产生的升温，在实际环境中使用能否实现实验室的显示的降温效果存在不确定性。

03

商用难题

哪怕忽略内部辐射增温的问题，假设它能够完美地实现降温的功能，那么新的问题随之而来：阮修林团队发现，颗粒加得越多，油漆的可靠性会越差、厚度也会随之增加。从应用的角度，涂料对于厚度有较苛刻的要求，厚度增加则意味着堵死了从试验品到产品的路，将使得研究变得没有现实意义。

为此，阮修林和他的团队开始对材料进行试验，并用时大约一年提出了他们最新的配方，其中包含六方氮化硼作为颜料。该物质通常用于润滑剂中，但它可以使涂料达到与原始涂料几乎相同的反射率，同时形成150微米的薄层（普通汽车的油漆厚度在 100-180 微米之间）。

1.0和2.0的厚度差别。图片来自：普渡大学

最新的报道指出：新配方令人印象深刻，不仅因为硼的六边形有助于散射光，还因为它还包含充满空气的空隙，有助于进一步减轻油漆的重量。据该团队称，新配方的重量比原来的减少了80%，同时反射了99.79% 的热量。

“这种轻量级为各种应用打开了大门。” 普渡大学机械工程教授 George Chiu 说。“现在这种涂料有可能冷却飞机、汽车或火车的外部。在炎热的夏日坐在停机坪上的飞机不必开空调来为内部降温，从而节省大量能源。”

据该团队还称，这种涂料特别有用，因为与其他局部冷却方法（如空调）不同，一旦使用它，它的使用就不会排放温室气体。

现在，研究团队现在正在寻找销售这种涂料的方法。阮修林说：“我们现在正在讨论将其商业化，仍有一些问题需要解决，但正在取得进展。”

但他并未明示这些需要解决的问题都包含哪些，只是提到要尽量减少使用挥发性有机化合物（VOCs）。

04

谁来买单

事实上，从企业的角度，要接入一款新产品的生产，首先要考虑的是收益问题——一方面，它的成本（包括购买专利的成本和生产成本）几何；另一方面，它的市场前景是否能够支持持续的盈利。

“我们尽量按照普通的油漆的生产使用情况来开发、设计超白油漆。所以，如果它能大规模生产和使用，成本应该和普通白色油漆相近。”

尽管李翔宇这样认为，但鉴于现在的涂料生产大都使用钛白粉作为白色颜料，改用硫酸钡则意味着生产工艺甚至生产设备的升级与更换，在达到大规模生产之前，企业需要承担的成本将急剧扩大。

更重要的是，消费者是否会为超白漆买单？

从最有可能率先应用超白漆的汽车领域为例，据介绍：超白漆可以尽量减少汽车在太阳下的吸热，或尽量能让汽车达到较好的制冷的效果。李翔宇这样说：“空调的使用，尤其对电动车的续航、里程等都有很大的影响。”

但这是一种理想状态。人们对于汽车的使用并不分季节，夏天时对于汽车降温制冷的需求较高，但在寒冷的冬季还是一视同仁地降温似乎就不那么受欢迎了；如果在冬季因为超白漆的使用而使得车内温度更低，是否背离了人们对于汽车的使用习惯？为了对抗这种逆向温差，无形中加大了车载空调的使用频率，跟所谓的减少温室气体排放的意愿背道而驰。

“超白漆”有望最先用在汽车上，但仍有诸多问题需要解决

同样的道理，当在建筑中大规模使用超白漆，是否也将面临冬天不适于人类居住的情况，或者进一步加大人们的取暖成本，并加大了对供热或者空调制暖的需求，从而催生更大温室气体排放问题？

这种情况下，企业对于超白漆的成果表现出不积极的态度也在情理之中。假如只是在没有人类活动的场景中使用超白漆，或者就无须考虑季节性的问题，但这样的场景又能给企业带来多大的市场空间？

当然，对于涂料行业来说，任何一款新产品、新技术的出现都必须肯定它的积极意义。这是因为：在相对传统的涂料行业，无论是产品还是技术的任何一次进步都是了不起的行为，科技人员为此付出的辛勤努力也值得肯定。

但同时，在新产品、新技术的真正使用效果得到验证之前，要保持怀疑精神，防止..噱头化，最终捧杀——对于超白漆，我们乐见其成，但静观其变。

本文到此结束，希望对大家有所帮助。