審核專家：苗光耀

凝聚態(tài)物理博士

溫室效應(yīng)一直都是全世界都關(guān)注的環(huán)境問題，她時刻威脅著我們賴以生存的家園——地球。

全球變暖 來源 | 360圖片

為應(yīng)對全球溫室效應(yīng)，科學(xué)家提出“白色屋頂”建議。“白色屋頂”，就是把可以反射太陽光的白色反射涂料涂到屋頂，以減少建筑物對太陽光的吸收能力，從而達(dá)到減輕溫室效應(yīng)。有科學(xué)家推算，改變世界上100座城市的屋頂顏色，相當(dāng)于減少440億噸碳排放。

之后，許多科學(xué)家投身于白色反射涂料的研究。

2021年4月，外國印第安納州普渡大學(xué)機械工程學(xué)院教授阮秀林帶領(lǐng)研究人員，研制出一款被稱為“最白的白”的反射涂料，這是一種超白涂料，能反射高達(dá)98.1%的太陽光。那超白涂料是什么，她有什么作用呢？

要想了解超白涂料，我們先來了解一下反射涂料。

什么是反射涂料？

反射涂料，可以利用涂膜對光和熱的高反射作用，對照射到涂膜上的太陽輻射進(jìn)行反射。

來源 | 360圖片

反射涂料是如何完成對太陽光的反射的呢？

一般情況下，太陽光照射到物體表面，除去反射光線和透射光線，物體表面吸收的太陽光的能量轉(zhuǎn)化為物體內(nèi)能，最終以熱輻射的形式傳遞給周圍的空氣。

吸收能量 來源 | 360圖片

太陽輻射能量95%集中在近紅外光和可見光范圍，反射涂料能對400nm-2500nm范圍內(nèi)的可見光和近紅外光進(jìn)行高反射，使物體表面吸收的太陽光能量減少，物體累積的熱量減少。所以，反射涂料導(dǎo)熱性差，有很好的隔熱效果。

太陽光輻射分布 來源 | 《淺談建筑用反射隔熱涂料 林麗智》上海中船九院工程咨詢有限公司

超白涂料的反射機理

有研究人員使用碳酸鈣顆粒研制成功一種超反光涂料，可以反射95.5%的太陽光。碳酸鈣顆粒有大量帶隙寬度（帶隙指材料導(dǎo)帶底部與價帶頂部之間的能量差），使得涂料其對太陽光的吸收效率大大減弱。但是這個效果并沒有達(dá)到研究人員的預(yù)想。

經(jīng)過無數(shù)次的實驗，研究人員最終利用高濃度的硫酸鋇研制成功一種超白涂料。

來源 | 普渡大學(xué)/阮修林

大小不一的硫酸鋇粒子有很好的太陽光散射能力，把硫酸鋇粒子添加到涂料中，能使涂料具有最廣泛的光譜散射能力，達(dá)到的反射效果非同尋常。

實驗發(fā)現(xiàn)，添加硫酸鋇的涂料反射太陽光的反射率高達(dá)98.1%。在酷熱的夏天，這種特殊涂料能使物體表面溫度在夜間比周圍環(huán)境低19℉（約10.6℃）。中午最熱的時候，她甚至能讓物體表面溫度比周圍環(huán)境低8℉（約4.4℃）。

即便在寒冷的冬天，氣溫在6℃左右的環(huán)境，該涂料仍舊發(fā)揮著降溫作用，能降低約7℃。

該研究由外國普渡大學(xué)阮修林教授主導(dǎo)完成，其研發(fā)的超白漆的相關(guān)論文成為當(dāng)期《應(yīng)用材料與界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）的封面論文。

阮秀林教授展示他的超白涂料樣本 來源 | 《應(yīng)用材料與界面》

雖然這種超白涂料對太陽光不能完全反射，會吸收一部分能量，但是她要比市面上的“拒熱涂料”對太陽光的吸收少50%。

而且，這種新涂料吸收的太陽光比她通過大氣層輻射到外太空的能量要少，所以使用這種涂料的物品要比周圍環(huán)境的溫度要低。

在正午陽光照射下，超白涂料（標(biāo)記為EL1和EL3）比位于右上角的傳統(tǒng)白涂料（標(biāo)記為EL2）溫度低得多。

如果能把這種超白涂料，廣泛應(yīng)用于建筑物上，她的降溫隔熱效果還可以減少人們夏天對空調(diào)的依賴，進(jìn)而有效降低全球二氧化碳的排放量。

在不久的將來，我們的房子也可能會變成“白色屋頂”，減少對空調(diào)的依賴。

外國一些房屋的屋頂刷成白色，可減少二氧化碳排放量。 來源 | 廣州日報

意外的顏色——“最黑的黑”

除了“最白的白”——超白涂料外，是否還有其他的顏色之最呢？其實，在發(fā)現(xiàn)“最白的白”涂料之前，科學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了“最黑的黑”。

最黑材料實驗，把黃鉆完全變黑 來源 | huan球網(wǎng)

與超白涂料的反射作用不同，最黑材料Vantablack的特點是吸收高達(dá)99.995%的入射光。

3D物體涂上了涂有Vantablack材料甚至能呈現(xiàn)出類似2D的效果，從正面看都看不清楚物體的輪廓......

這種最黑材料，是由鑲嵌在僅1cm左右厚度的氧化鋁方塊中的碳納米管制成。材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠吸收一定范圍內(nèi)幾乎所有的電磁輻射。這就意味著用她所制造出來的材料，有可能躲過雷達(dá)的探測。相比較而言，普通黑色材料或多或少都會有反射光線。

最黑材料簡直是“幽靈”的化身，現(xiàn)如今，這種技術(shù)將被應(yīng)用于制造反雷達(dá)隱形設(shè)備，如B-2“幽靈”轟炸機。

看完“最白的白”和“最黑的黑”是不是對顏色產(chǎn)生了新的認(rèn)知呢？除了這些，你還知道哪些“顏色之最”嗎？