供暖和制冷占我们能源消耗和环境影响的很大一部分，因此能够被动控制室内气候的系统非常重要。现在，斯坦福大学的科学家们创造出了一种新型涂料，它可以阻挡热量进入或散发，而且可以制成各种颜色。

多彩新涂料能阻挡热量

近日，斯坦福大学的研究人员们为我们带来了一项创新发明：一种新型涂料，可使房屋和其他建筑在夏天保持凉爽，冬天保持温暖，从而显著减少能源使用，降低温室气体排放。相关论文刊发于14日出版的《美国国家科学院院刊》。

这项科技突破被认为可以显著减少能源使用、降低成本并减少温室气体排放，对环保事业具有重大意义。

空间供暖和制冷约占全球能源使用的13%，约占温室气体排放量的11%。面对这一现实，斯坦福大学的科学家们开始了新的探索。他们在《美国国家科学院院刊》上发布了一项研究，表明这种新型涂料在使用人工冷环境的实验中，能够减少约36%的加热能量。在人工温暖条件下，它也能将冷却所需的能量减少近21%。在一项针对美国不同气候区的典型中层公寓楼的模拟实验中，外墙和屋顶采用这种新涂料后，供暖、通风和空调的总能耗在一年内下降了7.4%。

随着气温变得越来越极端，人们在盛夏和寒冬会更频繁地躲进室内，吹空调或开暖气。但令人沮丧的是，这些耗能系统只会让问题变得更糟。

因此，为了减轻一些压力，科学家们一直在研究能为建筑物或车辆被动加热或降温的材料和涂层。一些材料通过反射太阳光来工作，而另一些则利用辐射冷却将热量以红外波的形式发射到天空中。

“随着能源效率的提高，我们预计供暖的能源和排放量会继续下降，但空调的使用量正在上升，特别是在变暖的世界中的发展中经济体，”该研究的资深作者、材料科学与工程教授Yi Cui表示。“对于供暖和空调，我们必须在全球范围内减少能源和排放，以实现我们的零排放目标。”

这种新型涂料由两层组成。下层含有铝片，能反射高达 80% 的红外线辐射，防止热量透过铝片。在这层之上，是一层对红外线透明的超薄外层，由不同颜色的无机纳米颗粒组成。研究人员的想法是，这种涂料可以涂在建筑物的外部，在夏天隔绝热量，而在冬天则可以涂在内部墙壁上，更好地保持室内热量。

涂料的特性研究

对于那些可能对反光超白涂料望而却步的审美人士来说，这种涂料还有多种颜色可供选择。

研究小组测试了白色、蓝色、红色、黄色、绿色、橙色、紫色和深灰色的油漆样品，发现每种油漆对中红外光的反射能力都比相同颜色的传统油漆强 10 倍左右。在实验室实验中，新型油漆的加热能耗降低了约 36%，制冷能耗降低了 20% 以上。接下来，研究人员对美国各地不同气候条件下的中型公寓楼进行了模拟实验，这些公寓楼内外都涂上了新材料，结果发现，一年下来，供暖和制冷的总能耗下降了约 7.4%。

此外，他们还对涂料的耐久性进行了测试，结果发现这些涂料具有防水性，在 80 °C （176 °F）的高温或 -196 °C （-321 °F）的低温下暴露一周后，其性能也没有任何下降。高酸度和低酸度环境对它们的影响也不大。

此外，这种涂料的两层都是防水的，可以增强其在潮湿环境中的稳定性。研究人员还报告说，涂漆的表面可以用湿布或水冲洗，清洁方便。在高温、低温、高酸性和低酸性环境中进行连续暴露测试后，涂料的性能和美观性并没有降低。

应用范围

为了隔热，新涂料可涂于外墙和屋顶。大部分红外光会穿过其颜色层，被下层反射，然后以光的形式返回，而不会被建筑材料作为热量吸收。为了将热量保持在室内，涂料也可涂于内墙，下层会再次反射红外光，在空间中传递能量。

这种涂料还可应用于建筑以外的地方，例如可涂覆用于冷藏运输的卡车和火车车厢，大幅减少冷藏成本在运输预算中的占比。

“我们的团队继续致力于改进涂料配方的实际应用，”该研究的另一位共同主要作者、化学工程教授Zhenan Bao推荐的博士后学者Jian-Cheng Lai表示。“例如，水性解决方案将比我们使用的有机溶剂更环保。这可以促进涂料的商业化进程。”

研究人员说，经过进一步调整，这种新型涂料可以成为被动式气候控制的关键工具，减少对高能耗的暖通空调系统的依赖。

这项研究发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

总体来说，斯坦福大学的这项发明具有巨大的潜力。这种新型涂料可以帮助家庭和其他建筑物更有效地利用能源、减少碳排放，从而推动可持续发展。未来，我们期待看到这种涂料在全球范围内的广泛应用，为环保事业和可持续发展做出更大的贡献。

文章来源： cnBeta，科技日报，熙翰认知