冷氣的未來替代品:超強反光油漆?

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阮秀林教授(Xiulin Ruan,音譯)手持的正是超白油漆樣本。 圖片來源:Purdue University/Jared Pike

香港的夏天酷熱難當,冷氣是不少家庭的必需品。但長開冷氣不單電費高昂,亦不環保,而且容易致病。有科學家近年就努力找尋替代方案,例如美國普渡大學的團隊在 4 月公佈新發明的超強反光油漆,可以透過反射絕大部分的陽光,從而降低室內溫度。

團隊隸屬於普渡大學的機械工程學系,是次研究得到該校的冷卻技術研究中心和美國空軍科學研究所資助,結果在 4 月 15 日發佈於化學期刊 ACS Applied Materials & Interfaces。團隊成員之一的阮秀林教授(Xiulin Ruan,音譯)向傳媒表示,一般的反光油漆主要以二氧化鈦(titanium dioxide)製成,頂多反射 80% 至 90% 的陽光,而且會吸收紫外線,不能降溫。研究團隊發明的超白油漆反射率可高達 98.1%,是油漆技術的一大突破。

過去 7 年,研究人員搜尋及比對超過 100 種物料,最終把研究範圍縮窄到一款名為硫酸鋇(barium sulfate)的物質,最常應用於化妝品、相紙、X 光片和油彩中。決定選用硫酸鋇只是研究的起點,團隊還要研究如何加強油漆的反光和散熱功能。現時市面的硫酸鋇油漆,其粒子濃度介乎 10% 左右。研究團隊首先增加硫酸鋇的粒子濃度到 60%,然後著手令硫酸鋇粒子變得大小不一,以反射太陽光譜內不同範圍的光線。

研究人員在烈日當空之下,於印第安納州的校舍室外反複測試。白天時,超白油漆的表面溫度可以比周邊低超過華氏 8 度;入黑的話,溫度更加可下降 19 度。阮秀林估計,超白油漆的平均散熱功率可達每平方米 113 瓦特。如果在 1,000 平方呎的屋頂塗上超強油漆,減低 10 千瓦熱量,效果將比很多中央空調系統還要出色。團隊已經成功申請專利,下一步是測試油漆耐用度,目標在明年或者後年推出市場,價格與現時市面油漆相約。

在紅外線照像下,可看到超白油漆降溫的程度。 圖片來源:Purdue University/Joseph Peoples

阮秀林希望這款超強反光油漆能夠紓緩全球暖化的問題。當表面溫度大幅下降,自然可以減少使用冷氣機,從而節省電力。冷氣機只是透過對流,把室內熱力抽到室外,加劇城市的「熱島效應」(urban heat island effect),市區不斷升溫又迫使人們更多使用冷氣,造成惡性循環,而且過程之中,熱力依然停留在地球。相反,超強反光油漆能夠經電磁輻射(electromagnetic waves),直接把熱力傳送到外太空。

他們的統計學模型估計,超強反光油漆普及起來的話,能夠減低雷諾市、鳳凰城等炎熱城市 70% 的冷氣使用量。根據最樂觀的估算,如果地球表面 0.5% 到 1% 被超強反光油漆覆蓋的話,就可以阻止全球暖化。美國綠色建築委員會副主席 Elizabeth Thompson 向史密森尼雜誌表示,研究結果令人鼓舞,希望可以在世界各地廣泛應用。現時,綠色建築委員會會為建築物提供環保認證,只要一座建築物落成時,其設計能反射 33% 陽光即符合資格,相信新超強反光油漆可以令建築物輕易達標。