Science：一种给建筑物降温的聚合物涂层

当多孔聚合物PDRC涂层暴露在空气中时，不仅会反射太阳光同时还会发热，与典型建筑材料相比，能够获得比环境空气更低的温度。 图片来源：Jyotirmoy Mandal /哥伦比亚工程公司

随着全球气温上升，给世界各地的生活带来了诸多不便，因此冷却解决方案变得越来越重要。 特别是在发展中国家，夏季炎热可能会加剧，这是一个亟待解决的问题。常见冷却方法诸如空调不仅价格昂贵，而且需要消耗大量能量。空调运行需要随时接入电力，并且通常需要消耗臭氧或具有强烈温室效应的冷却剂才能达到制冷的效果。

这些能量密集型冷却方法的替代方案是被动日间辐射冷却（PDRC），这是一种表面通过反射太阳光和向较冷的大气辐射热量而自发冷却的方法。 如果表面具有最大化太阳能热量增益的高太阳反射率（R），以及最大化辐射热量损失到天空的高热辐射率（ε），则PDRC是最有效的。 如果R和ε足够高，即使在阳光下也能实现净热损失。

开发实用型的PDRC设计具有很大的挑战性：最近的设计许多方案要么复杂要么价格昂贵，因此不能在具有不同形状和纹理的屋顶和建筑物上广泛实施和应用。到目前为止，廉价且易于应用的白色涂料已成为PDRC的基准。然而，白色涂料通常含有吸收紫外线的颜料，并且不能很好地反射更长的太阳光波长，因此它们的最佳性能也受到了限制。

哥伦比亚工程公司的研究人员发明了一种高性能外部PDRC聚合物涂层，具有纳米到微米级的空气空隙，不仅可作为自发空气冷却器使用，而且还可以在屋顶，建筑物，水箱，车辆上，甚至是宇宙飞船 - 任何可以涂漆的东西进行制作，染色和涂漆。他们使用基于溶液的相转化技术，使聚合物具有多孔泡沫状结构。 由于空气空隙和周围聚合物之间的折射率不同，多孔聚合物中的空气空隙可以散射和反射太阳光。 聚合物变白能避免太阳能加热，而其固有的发射率使其能够将热量最大程度地散发到空气中。该研究已在今天在“科学”杂志上在线发表。

团队组成：杨元，材料科学与工程助理教授; 余南方，应用物理学副教授; 和Jyotirmoy Mandal，该研究的主要领导者和杨氏小组（所有应用物理和应用数学系）的博士生。在早期的工作基础上，证明简单的塑料和聚合物，包括丙烯酸，硅树脂和PET，是极好的热量 散热器，可用于PDRC。 他们面临的挑战主要在于如何使这些通常透明的聚合物反射太阳光而不使用银镜作为反射器以及如何使它们易于展开。

他们决定使用相转化，因为它是一种简单的，基于溶液的方法，用于在聚合物中制造光散射气隙。 聚合物和溶剂已经用于涂料中，哥伦比亚工程方法基本上用白色涂料中的颜料代替了反射所有波长的太阳光（从紫外线到红外线）的空气空隙。

“这种简单但基本的调整产生的特殊R和ε等于或超过了最先进的PDRC设计，但同时具有类似油漆的便利性，”Mandal说。

原文来自：phys，原文题目：Polymer coating cools down buildings，由材料科技在线团队编译。