世界中で気温が上昇しているのに、どのようにして家や他の建物を涼しく保つのでしょうか？ 私たちの中で裕福な人はエアコンを爆破します。これは効果的ですが、エネルギー使用量が多いため、環境をさらに害するだけです。 恵まれない人は単に苦しむか、熱波で死ぬことさえあります。
コロンビア大学の研究者は、建物を冷却するための新しいソリューションを持っています。彼らは、気候変動の負担を減らすのに役立つと言っています。 技術的にはポリマーコーティングである白いペンキで、非常に小さな穴を空冷するのに使用します。
コーティングは、受動的な昼間の放射冷却（PDRC）の例であり、太陽光と熱を反射して大気に戻すことで表面が冷却されます。 PDRCには、光を反射する白い塗料が長い間使用されてきました。 しかし、それらは通常、光を吸収する色素を含み、より長い太陽の波長を不完全に反射します。
対照的に、コロンビアのチームが開発したコーティングは、ナノスケールの穴で満たされた泡のような表面を持っています。 それを作成するために、研究者は基本的に白い塗料から顔料を取り出し、これらの小さな穴に置き換えました。 これにより、通常透明なポリマーが白色になります。 穴は太陽光のすべての波長を散乱および反射するため、PDRCのコーティングは従来の塗料よりもはるかに優れています。
「[伝統的な白い塗料]は通常、全太陽光の85％のみを反射しますが、残りを吸収して加熱します。 「対照的に、私たちが開発したコーティングは、紫外線、可視光線、赤外線の合計太陽光の96〜99％を反射します。これは非常に高く、太陽光が強い場合でも周囲温度より低く保つことができます。」
他の科学者は同様の太陽光反射法を使用して冷却を達成した、とバッファロー大学の化学および生物工学の教授であり、研究に関与していなかったマーク・スウィハートは述べています。
「しかし、ここで新しくなったのは、結果を達成するための比較的単純で賢い手段です」と彼は言います。 「私が知る限り、この受動冷却用途にこのような多孔質ポリマーを使用することを以前に提案した人はいません。 仕事の目新しさは、受動冷却効果を達成するフィルムを形成するこの非常に簡単な方法の選択にあります。」
この方法は非常にシンプルであるため、大規模での製造と塗布は比較的簡単で安価である可能性があります。たとえば、コーティングは大きなロールで製造し、壁紙のように塗布できます。
「それは大きな実用的可能性があると思う」と彼は言う。
このコーティングは、日当たりの良い気候で最もよく機能します。この研究では、アリゾナ砂漠の摂氏6度まで熱が減少することがわかりました。 しかし、霧の多い、より熱帯の環境でもうまく機能します。バングラデシュでは摂氏3度まで熱が減少しました。 これは、世界中の非常に異なる設定で使用できることを意味します。
コーティングは簡単に塗布でき、基本的には標準の塗料のように機能します。 屋根から水タンク、車両まで、ほぼすべての表面で使用できます。 このチームは、製品をより多くの聴衆にアピールすることを期待して、コーティングを異なる色で作成することも実験しました。 色を追加すると冷却の度合いは低下しますが、性能は着色された市販の塗料よりも優れています。
「これは人間の好みの観点から重要です」と博士課程の学生で研究の筆頭著者であるJyotirmoy Mandalは言う。 「誰もが自分の家に白い屋根を望んでいるわけではなく、塗料会社は何十年もの間「クールな色」を開発しようとしています。」
研究者は現在、水またはアルコールベースのシステムを使用して、同様の冷却性能を備えたコーティングを作成することに注力しています。これにより、製品をより環境に優しく適用しやすくすることができます。 また、廃棄されたポリマーをリサイクルする新しい方法も検討しています。
チームは、砂漠から熱帯地域、中間気候の場所、寒さよりも熱の方が本質的に問題になる場所で、最終的にコーティングが使用されることを望んでいます。 また、さまざまな経済状況でも役立つ可能性があります。
「資源が豊富な環境では、コーティングにより空調コストを削減できます」と、研究に携わった材料科学および工学の教授であるユアン・ヤンは言います。 「資源不足の環境では、南アジアの農村部やアフリカなど、電気冷却が手に負えない、または利用できない場合、周囲温度以下の冷却で軽減できます。」
コーティングは、一度に十分な建物で使用される場合、いわゆる「都市のヒートアイランド」に対処するのに役立つ可能性があります。 世界が都市化を続けるにつれて、これらのヒートアイランドはますます問題になっています。熱波は不均衡な数の都市居住者を殺します。
「しかし、そのような努力には、研究者、都市計画者、政策立案者の間の幅広い協力が必要です」とマンダルは言います。 「我々の研究が、科学界以外の放射冷却の可能性についての認識を広めることを願っています。」
