亞洲保溫材料與節(jié)能技術展覽會（上海）

印度氣象部門 (IMD) 報告稱，2023年是印度自1901年以來記錄中第二個最熱的年份。在全球范圍內，由于氣候變化，氣溫逐年上升。這種迅速上升的溫度推動了對創(chuàng)新且經濟實惠的隔熱和空間冷卻解決方案的需求，即為我們的家庭和辦公室內部降溫。

房間冷卻可以通過兩種方式實現(xiàn)：主動冷卻和被動冷卻。主動冷卻涉及使用空調和冷卻器等設備主動去除房間的熱量，從而降低溫度。這種方法不可避免地嚴重依賴能源，增加了全球能源消耗，同時也導致二氧化碳排放量增加。另一方面，被動冷卻依賴于創(chuàng)新的設計和材料，限制太陽的熱量進入空間，從而避免或減少主動冷卻的需要。被動冷卻依賴于玻璃纖維或聚苯乙烯等絕緣材料或增加氣流的創(chuàng)新架構來阻擋熱量，但通常會涉及定期維護和保養(yǎng)成本。

現(xiàn)在，在被動冷卻方面取得了突破，印度理工學院孟買分校（IIT Bombay）冶金工程與材料科學系 Smrutiranjan Parida 教授領導的工程師團隊開發(fā)了一種新型涂層材料，可以有效反射太陽的熱量，減少材料吸收的熱量，從而起到隔熱作用。該材料是一種帶有填料的疏水（防水）環(huán)氧復合涂層，可減少熱傳導并在僅約 65 微米的薄涂層中賦予高紅外反射率。

“我們的工作主要是制備‘活性添加劑’（稱為填料），可以將其添加到合適的樹脂中以制成溫度屏蔽涂層?！盤arida 教授說。

這種創(chuàng)新涂層還可以防止腐蝕，使其成為我們的生活空間降溫的理想解決方案。

隔熱涂層材料示意圖

涂層成功的關鍵是添加了兩種類型的填料。第一種填料由微米級二氧化硅改性空心微球（sHMS）組成。第二種填料由表面改性的 TiO2 納米粒子組成，由于其高太陽反射率而發(fā)揮著關鍵作用，這意味著它可以反射大量的太陽熱量。

“由于中空的空氣填充結構，中空微球的導熱率非常低。涂層中這種成分的存在可以防止熱量通過涂層傳遞，而 TiO2 成分以其較高的太陽反射率 (>85%) 而聞名?！盤arida 教授解釋道。

對空心微球和二氧化鈦進行的表面改性增加了兩種成分減少熱傳導和反射陽光的能力。這兩種填料都被添加到樹脂（一種粘性液體物質）中，例如環(huán)氧樹脂，然后可以將其涂覆到混凝土或金屬等材料的表面上，就像一層油漆一樣。

“對于金屬涂層，可以使用丙烯酸樹脂或聚氨酯等樹脂代替環(huán)氧樹脂。”Parida 教授談到可以注入這些填料的不同基礎樹脂時說道。

研究人員進行了測試，使用紅外 (IR) 燈照射涂層表面，并將其放置在涂層金屬板表面溫度為 60°C 的位置。表面上的新型復合涂層將涂層面板下方的溫度降低了 15 至 21 °C。該性能優(yōu)于任何先前報道的涂層。該復合涂層還對近紅外 (NIR) 光譜區(qū)域的太陽光具有很高的太陽反射率，超過 72%。這種新材料涂覆到表面上的厚度僅為 0.065 至 0.1 毫米，其性能優(yōu)于通常厚度三到二十倍的其他涂層，使新涂層不僅效率更高，而且更具成本效益。

有趣的是，由于其材料的表面改性，復合涂層也被證明具有極強的耐腐蝕性。在暴露于氯化鈉 (NaCl) 溶液（一種鹽水測試）的測試中，該涂層顯示出令人難以置信的 99% 的腐蝕防護效率。這表明該涂層可以保護金屬表面免受環(huán)境惡化的影響，延長使用壽命并降低維護成本。

使用空心微球等低成本材料和簡單的制造工藝也確保了產品在市場上經濟可行。

“涂層開發(fā)程序，包括填料的表面改性，易于采用，一步完成，并且不需要復雜的儀器。所用的空心微球價格低廉，可以從燃煤電廠的工業(yè)廢物中獲得，為燃煤電廠提供有效的廢物管理解決方案。”Parida教授談到該涂層的其他優(yōu)點時說道。

Parida 教授和他的團隊現(xiàn)在正在尋求為其涂層材料添加新功能，例如添加阻燃特性。他們還在研究生產不含VOC（揮發(fā)性有機化合物）的水性涂料系統(tǒng)，以使其更加環(huán)保。

當我們適應不斷變化的環(huán)境和能源需求時，需要像這樣的創(chuàng)新解決方案來保護和保護我們的自然資源，同時減少有害排放和廢物。