受生物啟發的變色塗料既可為房屋增溫也可為房屋降溫
生活在沙漠中的Namaqua變色龍有一個非常巧妙的竅門–當室外溫度升高時,它可以改變皮膚顏色來保持涼爽,而當溫度降低時,它又可以保持溫暖。有一天,一種實驗性的新型塗層也能為我們的家帶來同樣的效果。
這張圖表說明了受變色龍啟發的塗層如何對炎熱和寒冷的室外溫度做出反應圖/美國化學學會
變色龍原產於非洲西南部,當環境溫度升高時,它的皮膚會變成淺灰色。這樣做可以反射射入陽光中的高溫紅外線波長,防止身體過熱。然而,當氣溫下降時,爬蟲類的皮膚就會呈現出深褐色的吸熱顏色。
在哈爾濱工業大學王富強教授的帶領下,一個國際科學家團隊著手將這種功能複製到一種可變色的液體塗層中,並將其應用於房屋和其他建築物的屋頂和外牆。
這種”溫度適應性輻射冷卻塗層”(TARCC)含有微膠囊,其中填充了聚偏氟乙烯,這種化學物質會隨著溫度的變化而改變顏色。為了測試這種塗層,研究人員將其塗在鋁箔覆蓋的聚苯乙烯盒子上,然後讓其乾燥成膜。
當薄膜被加熱到68 ºF(20 ºC)時,顏色開始從深灰色變為淺灰色。當溫度達到86 ºF(30 ºC)時,它的顏色變得非常淺,可以反射高達93% 的太陽輻射。
在隨後的實驗中,TARCC 被應用於微型房屋式戶外建築,並在整個四季中進行監測。作為對照,其他相同的結構則覆蓋了普通白色塗料、被動輻射冷卻塗料和藍色鋼瓦。
在炎熱的夏季,TARCC 不僅比白色塗料和鋼瓦涼爽得多,而且是唯一一種能在春秋兩季室外溫度全天波動時在加熱和冷卻狀態之間切換的材料。
有關這項研究的論文最近發表在《奈米快報》(Nano Letters)雜誌上。
另外一個有趣的現像是,麻省理工學院的科學家們之前開發了受變色龍啟發的Thermeleon 屋頂瓦片,這種瓦片可以根據溫度變化在黑白兩種顏色之間切換。