2022-10-03 パデュー大学
世界一白い塗料は、硫酸バリウムのナノ粒子を使い、太陽光を98.1％反射し、屋外の表面を周囲温度より4.5℃以上冷却する。
研究チームは、潤滑油などに使われる六方晶窒化ホウ素を顔料に用いたナノポーラス塗料を開発した。この新しい塗料は、わずか150ミクロンの塗膜で、ほぼ同等の太陽光反射率（97.9%）を達成した。
六方晶窒化ホウ素は屈折率が高く、これが太陽光の強い散乱につながる。
ナノプレートレット形態が何らかの利点をもたらすかどうかを理解するためにコンピューターシミュレーションを実行した結果、ナノプレートレットは、これまでの冷却塗料に使われていた球状のナノ粒子よりも、太陽光線を跳ね返す効果が高いことがわかった。
この塗料は空気の空隙を取り込んでいるため、ナノスケールで見ると非常に多孔質になっている。この低密度と薄さは、軽量化というもう一つの大きなメリットをもたらす。硫酸バリウム塗料よりも80%も軽いのに、ほぼ同等の太陽光反射率を実現している。
＜関連情報＞
- https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2022/Q4/worlds-whitest-paint-now-thinner-than-ever,-ideal-for-vehicles.html
- https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(22)00352-6
日中放射冷却のための薄層軽量超白色六方晶窒化ホウ素ナノポーラスペイント Thin layer lightweight and ultrawhite hexagonal boron nitride nanoporous paints for daytime radiative cooling
Andrea Felicelli,Ioanna Katsamba,Fernando Barrio,Yun Zhan,Ziqi Gu,Joseph People,George Chiu,Xiulin Ruan
Cell Reports Physical Science Published:October 03, 2022
DOI:https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.101058
Highlights
•Ultrawhite cooling paint is created incorporating hBN nanoplatelets and nanopores
•High solar reflectance of 97.9% is achieved with 150-μm thin and lightweight layer
•Full daytime cooling under direct sunlight with 5°–6°C below ambient on average
•Simulations reveal high scattering coefficient and strong backscattering
Summary
Thin and lightweight radiative cooling paints are needed for many weight-sensitive applications. However, it is difficult to achieve high solar reflectance with thin layers. This work develops ultrawhite hBN-acrylic paints that achieve solar reflectance of 97.9% and sky window emissivity of 0.83 with only 150 μm thickness and 0.029 g/cm2 weight, representing significant reductions from previous radiative cooling paints. The high refractive index and nanoplatelet morphology of hBN enable a unique combination of Mie scattering-like high scattering coefficient and Rayleigh scattering-like strong backscattering, and a porosity of 44.3% offers high refractive index contrast between hBN and air; all contribute to achieve high solar reflectance with a thin coating. Field tests show full daytime cooling under direct sunlight, reaching 5–6°C below ambient temperature on average during daylight hours. Our hBN-acrylic paint demonstrates comparable cooling performance with recent best technologies, and the thinness and light weight reduce barriers toward many practical applications.
