與最黑的黑色完全相反 美國科學家開發「最白的白色油漆」

by:山謬
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在擁有了「最黑的黑色」後,美國普渡大學的科學家讓人類如今也擁有了一款與它全然相反的顏色——最白的白色油漆。

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在成功開發出「最白的白色油漆」後,阮修林教授親手拿著一塊油漆的樣本與它合照。

Photo: Purdue University/Jared Pike

最白的白油漆來了

在擁有「最黑的黑色」後,如今美國普渡大學(Purdue University)的科學家開發出一款號稱是「全球最白的白色油漆」,有望成為日後城市高樓大廈節能、甚至是人類對抗氣候變遷的秘密武器。

98%陽光通通都反射

從實驗數據來看,這款白色的油漆可以反射 98%的陽光,遠勝市面上其他主打反射陽光油漆的 80%-90%。數字看起來雖然沒有差很多,但主導這項研究的美國普渡大學機械工程系的教授阮修林說道:「這很重要,因為反射率每增加 1%,就意味著每平方公尺可以少吸收太陽 10瓦的熱能。」

阮修林教授還提到,它所開發的油漆不只能減少油漆吸收太陽的熱能,還能將吸收的熱能間接送回太空,減輕都市的熱島效應。

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當科學家實際用這款油漆塗滿一個方形區域並到戶外做實驗(左)後,透過紅外線相機拍出的照片(右)便能看出這款油漆的真本事。右圖中黑色的區域,就是當初科學家塗上這款油漆的地方,它的溫度明顯比周遭的環境溫度還要低上不少。

Photo: Purdue University/Joseph Peoples

秘密就是...硫酸鋇

去年 10月,阮修林教授就曾經以碳酸鈣為原料,開發出一款足以反射 95.5%太陽光的白色油漆,但在新開發的油漆裡,碳酸鈣的角色已經被硫酸鋇(Barium sulfate,BaSO4)取而代之。

硫酸鋇並不是一種十分罕見的化學物質,部分美妝產品、相片紙中都有用到它。阮修林教授解釋,他的油漆正是用上了高濃度、大小各異的硫酸鋇微粒,可以反射不同顏色、不同波長的太陽光,創造出驚人的數據。

降溫成效驚人

研究人員在戶外實驗得出的數據顯示,即使是在中午陽光直射的環境下,這款油漆依然能使覆蓋區域比環境溫度還要少上攝氏 4度左右;如果是在夜晚,降溫效果甚至能達到比環境溫度少攝氏 11度左右。

還能更白一點?

更驚人的是,這款已經很白的白色油漆理論上還能「更白一點」,只是這麼做也會犧牲這款油漆的實用性。

阮修林教授實驗室的博士生李翔宇(Xiangyu Li,音譯)解釋道:「雖然進一步提高硫酸鋇的濃度確實能讓這款油漆更白,但你沒法提高太多。濃度越高,油漆漆上後就越容易破裂、甚至是剝落。」

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劍橋大學的光學專家謝爾特爾很看好阮修林教授的油漆,估計如果日後大規模使用,有望改善現今嚴重的氣候變遷問題。

Photo: JC Gellidon

把房屋漆白不是新招數 

在熱帶地區,人們將房屋漆成白色的作法已經行之有年。在有越來越多城市師法熱帶地區的做法,推廣將屋頂漆成白色,以及有越來越多科學家投入開發新油漆的背景下,未參與研究的英國劍橋大學光學專家謝爾特爾(Lukas Schertel)很看好阮修林教授油漆的發展,相信如果未來全球願意大規模使用,它將有望減少人類消耗的能源總量,並且進一步減緩氣候變遷。

減少了溫度,卻惡化了都市空氣品質?

與此同時,也有一些專家提出了他們對這款油漆的疑慮。美國勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的熱島效應小組專家列文森(Ronnen Levinson)便舉例,指出紫外線在被反射後,很可能會因此而與空氣中的氮氧化物等物質起反應,反而危害了都市的空氣品質。

只要1%的地球漆上「最白的白色油漆」...

不過,阮修林教授自己依舊很看好這款油漆的發展前景,他說:「我們自己也做了粗略的估計,如果地球有 1%的面積漆滿了這款油漆,產生的效果將有助於改變氣候變遷的趨勢。」

而現在,擋在人類大規模使用這款油漆面前的挑戰只剩一個:量產。

量產正在進行中

阮教授表示,研究團隊已經與廠商展開合作,尋求在市面上量產、推出這款油漆的可能,希望讓這款油漆的價格和現有油漆差不多——從某方面來看,此舉或許也能避免這款「最白的白色油漆」,走上與「最黑的黑色」一樣的道路。

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2019年時,德國汽車公司BMW曾推出一款「奈米碳管黑」的汽車,圖中所顯示的是這款車的車頭。BMW指出,他們用在新車漆料裡的配方和真正的奈米碳管黑並非全然相同,因為真正的奈米碳管黑吸收光的能力太強,導致人眼難以辨識車體輪廓,因此這台車上的奈米碳管黑其實是「打折版本」,只能吸收 99%的光。

Newscom/達志影像

被獨佔的黑色 只有少數人能用

人類現有最黑的黑色,是由英國藝術家卡普爾(Anish Kapoor)和英國薩里奈米系統公司(Surrey NanoSystems)共同開發出的「奈米碳管黑」(Vantablack),號稱能吸收 99.96%的光。

當年,卡普爾並沒有像阮修林教授的團隊一樣尋求將「奈米碳管黑」量產,反而與薩里奈米系統公司簽訂契約、拿下該物質的排他權(exclusive right),引來眾多網友、藝術家的批評。

英國藝術家辛普爾(Stuart Semple)甚至在一氣之下開發出「最粉的粉紅色」彩色粉末,在網站上供「除了卡普爾以外的所有人」購買。

降低成本是關鍵

劍橋大學的光學專家謝爾特爾教授表示,阮修林教授的團隊在開發當下,就已經選用了「相對好取得」的原料,但是想要成功商業化、甚至到人人都能負擔得起的程度,仍取決於廠商降低生產成本的能力。

「最黑的黑色」VS「最白的白色油漆」

倒是在全新的白油漆上市以前,阮修林教授表示已經有博物館聯繫他,提議要將「奈米碳管黑」與他的油漆放在一起展示。阮修林教授並沒有透露是否答應博物館的要求,但是在奈米碳管黑的使用上斤斤計較的薩里奈米系統公司已經表示,他們不會反對博物館的提議。

「我們會將博物館的提議視為給所有對極端光明、黑暗背後的科學與科技感興趣者的教育性展示。」

上線時間:2021/04/20
增修時間:2021/04/21  補充內文