新發明屋頂塗料 讓房屋保持冬暖夏涼

美國科學家發明了一種屋頂塗料，溫度低於25攝氏度的時候，能夠允許太陽的熱力穿透材料傳遞給房屋；超過25度的時候，會反射熱力回到空中，讓房屋保持涼爽。

這項研究成果2021年12月16日發表於《科學》（Science）期刊。研究人員計劃明年申請專利。

近年來的研究發明了各種隔熱塗料，有的是超白油漆的形式，能夠把照射在屋頂的熱量反射回空中。因為大氣擋不住這些波段的能量，所以這些被反射的熱量可以直接進入太空。但是在冬天的時候，這些塗料也起到讓房子不能被陽光加溫的效果。這份新研究發明的塗料解決了這個問題。

這種材料的主要成份是二氧化釩。釩是一種導熱性很差的金屬，所以適合作為隔熱材料。而這種化合物有著奇異的兩面性：在常溫狀態下，紅外線可以無障礙地穿過這種化合物；可是當它受熱達到大約67攝氏度的時候，它的性能出現反向的變化，呈現反射紅外線的效果。

但是，屋頂要熱到67攝氏度才開始阻擋熱量，這已經太熱了。所以研究人員必須找到辦法降低這個材料出現性能反轉的臨界溫度。

這個研究組最後發現，通過摻雜（doping）技術向這種材料中加入鎢，可以起到這個效果。摻雜是一種製造業常用的工藝，向材料內有序地引入雜質，從而有目的地改變材料的特定屬性。結果研究人員成功地使這種材料在25攝氏度的時候出現性能的反轉。

研究組拿一塊4平方厘米大的材料樣品，放在屋頂上進行測試。結果顯示在一年四季，它都能反射75%的陽光。同時，它自身熱量向外界的發散會隨著溫度而變化。當環境溫度超過25攝氏度時，它會向天空發散90%的熱量；當氣溫較低時，則只發散較少的熱量。

使用這種塗料後，夏天可以減少製冷的開支；冬天也會減少取暖的開支。利用實驗數據，研究人員又模擬了美國各地15種氣候模式下，屋頂使用這種材料的節能效果。

主要研究者之一吳俊俏（Junqiao Wu，音譯）說，這種材料在四季分明的地區比較有效。

「在佛羅里達州、夏威夷，效果恐怕都不好。在阿拉斯加，太冷，也不行。在氣候不這麼極端的區域就比較有效。」他們的模擬數據顯示，用上這種塗料美國家庭的電費開支平均可節省10%。

除此之外，研究人員表示這種材料在汽車、電子設備、衛星、帳篷或衣物上都有潛在用途。◇

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