辐射冷却涂料能反射绝大部分阳光并将热量辐射至太空中,实现无能耗降温,为全球供热与用电压力提供廉价解法。
伦敦公交车的顶棚早在2004年就被刷成了白色,目的是减少车厢吸热,这项工程在2020年全部完成。然而随着全球气温持续攀升,2025年关于车厢太热的乘客投诉量依然创下了历史新高。
为了解决这个问题,来自伦敦大学学院的Ioannis Papakonstantinou团队尝试将公交车顶部涂上一种新型材料。这种材料可以反射93%的阳光,而普通的白色商业油漆反射率只有84%。别看只提升了9%,它却突破了一个关键门槛:涂料向外散发的热量,超过了它从太阳吸收的热量。
地球上的物体每平方米表面大约会散发100瓦的热量,而太阳照射地球的能量是这个数值的10倍。只要反射掉九成以上的太阳辐射,涂料就能实现收支平衡;如果反射率更高,它甚至能把被覆盖物体的温度降到周围气温以下。这种技术被称为辐射冷却。在马德里进行的一项试验中,该团队的新涂料让物体表面温度比使用普通白漆低了整整8°C。
早在2014年,斯坦福大学的Aaswath Raman团队就首次证实,物体可以在阳光直射下不消耗任何能源实现自我冷却。但当时使用的二氧化铪和银等材料成本太高,制造工艺也难以大规模推广,且镜面一样的反射效果并不适合涂抹在房顶上。
如今,经过12年的发展,辐射冷却涂料终于接近商业化落地。这正逢其时,随着气候变化,空间降温需求急剧增加。2025年降温耗电量已占全球用电量的10%,远高于1990年的6%。传统空调不仅消耗大量电力,其使用的制冷剂温室效应甚至是二氧化碳的2000倍,还会加剧城市热岛效应。在一些美国城市,屋顶占城市总面积的1/5以上,且吸收了约90%的阳光,刷上这种冷却涂料将大幅降低用电量。
对于供电不足或负担不起空调费用的贫困及热带地区来说,这种技术更是救命稻草。截至2021年的10年间,全球每年因高温死亡的人数比1999年前的10年增加了63%。
辐射冷却的技术核心在于区分可见光和红外线。太阳表面温度高达5500°C,主要发射短波辐射;而常温物体则发射长波红外线。伦敦大学学院团队将二氧化硅气凝胶微粒混入聚合物中,利用折射率差异与微粒尺寸散射阳光,实现了极高的反射率。同时,材料中的化学键会将热量以9000纳米波长的红外线发射出去。大气层对这个波长是透明的,热量因此可以直接穿透大气层散发到外太空中。这种涂料外观像普通白漆,原材料均为常见商品,大规模生产成本与现有的高端油漆相当。
除了该团队的研究,阿克苏诺贝尔公司正在开发气凝胶路线,香港的创冷科技公司则混合不同材质和尺寸的微粒,覆盖了85万平方米的建筑屋顶,相当于119个足球场大小,由此减少了1400万千克的空调二氧化碳排放量。
新加坡南洋理工大学的Fei Jipeng团队在《科学》期刊上提出了另一种结合蒸发与反射的新方案。他们开发出带有1微米微孔的水泥基涂料,可以通过毛细作用吸收雨水。水分蒸发时会带走热量,就像人体出汗降温一样,下雨时又能自动补充水分。涂料中添加的盐分还能直接吸收空气中的水汽。由于水泥成本低廉,这种涂料的价格只有普通辐射冷却油漆的1/30,在测试中比标准辐射冷却涂料还要低5°C,能为使用空调的建筑多节省40%的能源。
原文:https://www.economist.com/science-and-technology/2026/09/08/how-to-cool-buildings-on-the-cheap