香港城市大學的科學家們展示了一種新型超白陶瓷材料，這種材料可以透過反射太陽光和熱量大幅降低建築物的溫度，創下歷史新高。這種受甲蟲啟發的材料的能力來自於它的奈米結構，能抵禦各種因素的侵襲，而且容易擴大生產規模。

屋頂上的新型冷卻陶瓷材料原型

當家裡太熱時，許多人的第一個反應是打開空調。這種方法可能有效，但能源效率不高，因為建築物的暖氣和冷氣佔能源成本的很大比例。因此，科學家正在研究被動管理室內溫度的方法，其中最簡單的方法就是將建築物和屋頂塗成白色。

根據基本物理學原理，淺色比深色吸收的光更少，因此更涼爽。近年來，新開發的超白塗料可以反射95% 以上的陽光，為建築物降溫。但這些塗料也有其問題，包括耐久性。

在這項新研究中，香港城市大學（City University of Hong Kong，簡稱城大）的科學家們開發了一種新型冷卻陶瓷材料，其性能優於其他材料。這種材料不僅僅是一種非常白的塗料，它的高反射率來自於其奈米結構，這種結構能有效地散射幾乎整個光譜的太陽光–就像啟發它的甲蟲一樣。因此，這種材料的太陽反射率達到了99.6%，創歷史新高，紅外線熱發射率也達到了96.5%。

冷卻陶瓷材料樣品，可反射99.6% 的太陽光，為建築物內部降溫圖/香港城市大學

這種材料由氧化鋁製成，不僅能減少對太陽光的吸收，研究團隊也表示，氧化鋁還能使冷卻陶瓷在風雨中更耐用。它能抵禦紫外線照射造成的降解，而這正是其他被動冷卻材料和塗層的弱點；它還能提高表面的水分蒸發率，從而增加蒸發冷卻的額外效果。它甚至具有耐火性能，可承受超過1 000 °C （1 832 °F）的溫度。

“降溫陶瓷的美妙之處在於，它既能滿足高性能PRC 的要求，又能滿足在現實生活中的應用，”該研究的共同通訊作者Edwin Tso Chi-yan 教授說。”我們的實驗發現，將降溫陶瓷應用於房屋屋頂可實現空間降溫用電[減少]20%以上，這證實了它在減少人們對傳統主動降溫策略依賴方面的巨大潛力，並為避免電網過載、溫室氣體排放和城市熱島提供了永續的解決方案。”

最後，研究人員還表示，這種材料可以利用氧化鋁等普通材料以及相反轉和燒結兩步驟製程輕鬆實現大規模生產。如果白色對某些房屋來說太乏味，這種材料顯然還可以透過增加額外的層數，產生其他顏色和圖案。

這項研究發表在《科學》雜誌。