阮修林教授舉著他們實驗室有記錄以來最白的涂料粉刷樣品。（圖片來源：普渡大學/阮修林）

世界上最白的白有多白？最近，來自美國普渡大學的阮修林帶領團隊創造出了人類史上最白的白涂料，這種超白涂料能夠反射高達98.1%的可見光，因為反射能力太強了，甚至還能將紅外線熱量從粉刷表面散發出去，擁有極優的輻射制冷性能。

白色是一種包含光譜中所有色光的顏色，是我們日常生活中接觸到的明度最高的顏色，更是一種特別的顏色。它無法用其他顏色調和得到，是美術生顏料盒中最貴最愛惜的存在，也是汽車噴漆、工業涂料中比較貴的一種。

抬高白色“身價”的原因有很多，以工業界常用的白色涂料為例，相較于其他涂料，其顏色受雜質的影響更為明顯，因此其純化工藝會比較復雜。同時，白色涂料很容易受到氧化而變黃，選用怎樣的材料，如何穩定其基體，這些也都是工藝上的難點。

總而言之，越白的涂料越難造。但科學家們從未停止過對于極致的追求，就像人類已經制造出了最黑的黑“Vanta Black”，能吸收99.9%的可見光。與之相對，有一個男人也一門心思追求著極致的白，經過他和團隊六年多的努力，最近他終于做到了。他是來自美國普渡大學的阮修林教授，近期他帶領團隊創造出了人類史上最白的白涂料，這種超白涂料能夠反射高達98.1%的可見光，同時還能將紅外線熱量從粉刷表面散發出去，擁有極優的輻射制冷性能。

紅外相機（右圖）顯示了白色粉刷樣本（中間的深紫色正方形）將電路板冷卻到低于環境溫度。（圖片來源：普渡大學 阮修林）

阮修林自2008年加入普渡大學以來，一直致力于能源與熱物理工程方面的研究，在近期發表了超白涂料的研究成果后，他接受了多家媒體的采訪，并談到如果將這種涂料覆蓋到大約1000平方英寸的屋頂上，那么房屋內部可以得到10千瓦的冷卻功率，甚至比大多數開了中央空調的房屋更涼快。

要知道，在此之前，要實現高效的被動式（輻射）制冷是十分困難的。目前相對先進的一大解決方案是采用復雜的多層結構或反射金屬層，然而這限制了它們在許多領域的應用。另一種則是通過涂料來實現被動制冷，但現在使用的大部分的白色涂料反射率其實還停留在80%-90%的區間，低反射率使得其很難保持表面的涼爽。這就要求粉刷一層十分厚的涂料，不僅浪費還極容易板結，而且其適用范圍較窄，僅能在某些特定天氣條件下發揮作用。

為了解決這個問題，早在去年十月，該研究小組就發明了一種碳酸鈣基的白色涂料，其反射率達到了95.5%。而現在，他們發明的這種新型基于硫酸鋇的納米復合超白涂料無疑是更大程度地推動了被動式制冷技術的發展。相關論文于最近作為封面文章發表在了《美國化學學會·應用材料與界面》期刊上。

"美白"秘籍

這種超白涂料有兩個變白“秘籍”，一是涂料基體中摻入的高濃度的硫酸鋇。這種化合物具有高電子帶隙，較低的陽光吸收率和高反射率，常作為改變稠度的填充劑，添加在一些白色涂料之中，也可以作為增白劑，添加到相紙、化妝品之中。

研究人員對市面上大量的白色物品進行了測試，他們發現添加硫酸鋇確實能夠很大程度地增加物體的反射率，也就是會讓其看起來更白；第二則是涂料內部的硫酸鋇粒子大小不同，其具有較大的粒徑波動范圍。每個粒子散射光的程度會隨其粒徑大小發生波動，因此涂料內部粒子越大的粒徑范圍分布能夠允許涂料散射范圍更大的可見光。

高濃度和不同粒徑大小這兩大“秘籍”的疊加效果就使得這種新型涂料獲得了極高的反射率。當然，硫酸鋇的濃度也不能過高，雖然高濃度有助于使涂料變得更白，但是過高的濃度也會使得涂料干后更容易破裂或剝落，極大地影響使用體驗。

代替空調

眾所周知，白色光是一種復色光，而一個不透明物體會吸收不同色光，反射相同色光，所以白色物體擁有較高的反射率。而當使用白色涂料粉刷到了房頂，它能夠很大程度地反射太陽的輻射熱量，有效地降低輻射傳熱和對流傳熱。

根據2010年《地球物理研究快報》的一項研究，如果將城市的房屋屋頂都用理想白色涂料粉刷，經計算機模擬發現，這可以減輕33%的熱島效應，將城市的整體溫度降低0.4℃，并顯著降低室內溫度，從而降低空調的使用率，起到節能減排的目的。

體積濃度為60%的硫酸鋇-丙烯酸復合涂料微觀結構。（圖片來源：普渡大學/阮修林）

普渡大學研制的這種涂料的反射率遠高于普通商用涂料，這也就意味著它的降溫效果更加優良。研究人員利用一種熱電偶高精度溫度檢測設備，在室外對涂料的降溫性能進行了測試。演示實驗中，這種涂料能夠適用于多種環境，在夜間能夠讓粉刷后的表面比周圍環境溫度低11℃，而在中午的強烈陽光下，它同樣可以將表面冷卻到比周圍環境低5℃。在進一步實驗中，研究人員發現即使是在冬天的寒冷環境中（測試溫度約為6℃），它仍能將樣品表面降低10℃，這證明了該涂料極為優秀的反射降溫性能。

圖片來源：普渡大學

事實上，這一新型超白涂料最初是來自于研究團隊的一個奇思妙想，他們原本想用超白涂料取代傳統空調進行房屋降溫。之后，他們在上世紀70年代開發的輻射冷卻涂料的基礎上進行了諸多改進，前后進行了六年多的配比研究與試驗。對于涂料的基體材料選擇，最初他們考慮了超過100種不同的材料，經過大量的試驗，逐漸將范圍縮小到10種。之后，他們對這10組材料，每種進行了50個不同配方的交叉試驗。

去年十月，他們終于得到了一種性能優秀的碳酸鈣基白色涂料，但碳酸鈣在酸雨等極端天氣下可能會發生反應而導致涂料變質，因此今年他們推出了硫酸鋇基涂料，并專門針對室外的復雜環境，進行了涂料的穩定優化，最終選用了體積濃度為60%的硫酸鋇-丙烯酸復合涂料配方。

阮修林表示，他們發明的這種新型涂料不管是反射率、降溫性能還是穩定性都優于目前使用的其他商用白色涂料，同時其制造工藝也與普通商業涂料工藝相兼容，成本可控。因此，這種涂料未來在降低空間制冷成本、對抗城市孤島效應、緩解全球變暖等方面具有廣闊的應用前景。在BBC的采訪中，他還談到：“我們做了一個非常粗略的計算，只需要用這種涂料涂 1 %的地球表面（也許就是一些無人區的巖石），就可以一定程度起到對抗氣候變化的作用。” 

不過，同樣也有研究人員對其結果持謹慎態度。根據《華盛頓郵報》的報道，美國勞倫士·伯克利國家實驗室的研究員龍內·萊文森（Ronnen Levinson）稱，這種涂料其實與市面上的涂料相比只是有一些較小的改進，而一種涂料真實的制冷作用通常是需要在室外放置幾年后，才能進行系統評估的。這其中需要考慮更多的復雜因素，因此這種新型超白涂料的效力到底如何還需要交給時間來評定。