中国粉体网讯 一边是碳达峰碳中和，一边是经济社会发展，如何齐头并进？科技部部长王志刚在“碳中和科技创新路径选择”香山科学会上表示，科技是保障二者同时实现的关键，碳达峰碳中和将检验并催生一系列科学结论、科学方法以及技术创新成果。
中国工程院原副院长杜祥琬院士认为，碳达峰、碳中和双目标是基于中国国情和科学论证的目标，不仅有路径、可操作，而且将带动一系列技术进步，带来新投资、新产业、新交通、新建筑、新能源等和新的发展方式，深刻推动经济和社会进步及生态文明建设，实现经济、能源、环境、气候共赢和可持续发展。
一、碳达峰碳中和将 “检验并催生” 超反光涂料
隔热涂料是一种能够有效阻止热传导、降低表面温度的水性涂料，因具备改善工作环境和降低能耗的特性被广泛应用于建筑物、纺织布、船舶甲板及航天军事等领域。研究表明，将全球各城市建筑物对太阳光的平均反射率提高0.1，相当于减少40~160tCO2的排放，因此具有隔热保温功能的涂料在缓解城市热岛效应、改善环境污染等方面都具有重要的意义。
科学家发明了一种白色涂料，即使在阳光直射下，它也能冷却表面，使其低于周围环境温度。近日(4月)，刊登于《细胞—物理科学报告》的一项新研究，展示了一种可用于商业涂料的辐射冷却技术，这种技术的制造成本较低，并且能被动地将到达表面95.5%的阳光反射回外层空间。相比之下，目前市场上的商用“拒热涂料”只能反射80%~90%的太阳辐射，不能达到低于环境温度的效果。
图1 白涂料 图片来源：《细胞—物理科学报告》
在夏季和气候温暖的地区，大多数建筑依靠传统的空调系统将热量从室内传递到室外。这些系统需要消耗能源，并释放出多余的热量，进而把城市变成了“热岛”，加剧了气候危机。
为了开发商业应用辐射冷却涂料，研究人员使用了碳酸钙填料。碳酸钙有大量带隙，因此有助于减少涂料吸收的紫外线量。研究人员还利用了60%的高粒子浓度促进阳光散射，并且用宽粒子尺寸分布而不是单粒子尺寸来实现高效的宽带散射。
为了证明这些改变是否更好地增强了涂料的辐射冷却能力，研究人员在西拉法叶进行了为期两天的冷却测试。在夜间，涂料样品比环境温度低10℃，在太阳处于最高点时比环境温度低至少1.7℃。(在阳光直射下，冷却功率超过37W/m2。)该团队接着进行了第二次测试，其中一部分图案用新型涂料绘制，而另一部分则用同样厚度的商用白色涂料绘制。红外摄像机显示，这种碳酸钙基丙烯酸涂料在阳光直射下的温度比商业上的同类产品更低。
研究人员预计，该技术可能惠及广泛行业，包括住宅和商业建筑、数据中心、仓库、食品存储、汽车、户外电气设备、军事基础设施和多功能车辆等。这种涂料可以直接涂在建筑物上，以降低冷却成本。
二、保温隔热涂料中粉体材料的研究应用
隔热涂料从特性原理分类主要有三种，隔绝传导型隔热涂料、反射型隔热涂料和辐射型隔热涂料。
(1)反射型隔热涂料
反射型隔热涂料是通过在体系中添加对热辐射(太阳辐射、红外辐射等)有高反射率的颜填料，避免设备及建筑物对太阳辐射的吸收,达到隔热效果的涂料(图2)。
图2 反射型隔热涂料示意图
一般来说，涂层颜色越浅，其对太阳辐射的反射率越高。传统的反射型隔热涂料都以白色为主，它们一般使用白度较高的TiO2、ZnO、重钙粉等作为颜料。该类涂料对太阳辐射的反射率可高达80%以上，部分涂料甚至可达95%。
(2)辐射型隔热保温涂料
辐射型隔热保温涂料是一种以发射热辐射的形式主动减少基材热传递的涂料。它是通过在涂料体系中添加能高效发射热辐射的颜填料，或将这些材料直接烧结成陶瓷涂层而实现的。当涂层吸收热量之后，它能将热量以一定波长的红外辐射发射回环境中，从而达到隔热降温的效果(图3)。
图3 辐射型隔热保温涂料
辐射型填料主要包括SiC、堇青石(主要成分为Mg2ALSi5O18；可含有Na、K、Ca、 Fe、Mn等元素)、过渡金属氧化物(如MnO2、Cr2O3、CoO、CuO)等材料，它们吸收热量后，通过分子振动、转动的能量,不断地使晶格、键团产生碰撞，将吸收的热量重新发射回环境中。与反射型隔热保温涂料相比，辐射型隔热保温涂料具有“主动式降温”的特点。
(3)阻隔型隔热保温涂料
阻隔型隔热保温涂料是一种以减少涂层内部热传导为主要目的涂料，它是依据热量在空气中的传导速率远小于固体材料中的传导速率的原理，通过将密度小、气孔率高、导热系数低的功能填料(如空心玻璃微珠、膨胀珍珠粉、碳酸钙微球、硅气凝胶等)掺加入涂层体系中，从而降低涂层的导热系数，达到隔热保温的目的的涂料(图4)。
图4 阻热型隔热保温涂料
当环境中的热量通过传导、辐射、对流的方式传递至基材表面后，基材表面至内部的热传递主要通过热传导实现。阻隔型隔热保温涂料通过在涂层体系中加入高气孔率的填料，迫使热量通过涂层气孔中的空气传导,从而大幅降低涂层的导热系数。如果阻隔型填料的气孔直径足够小(小至纳米级别)，阻隔型填料的导热系数甚至能小于普通空气的导热系数，如硅气凝胶、纤维气凝胶等。
三、填加碳酸钙的隔热涂料
(1)一种隔热涂料
赵燕等发明了一种隔热涂料，组份和质量比为：20%-25%的去离子水;0.1%-0.15%的防腐剂;1%-1.5%的分散剂;0.1%的润湿剂;5%-8%的滑石粉;7%-10%钛白粉;10%-12%的轻质碳酸钙;5%-8%的硅灰石;30%-35%的苯丙乳液;5%的硼硅酸盐空心玻璃微珠;1%的分散剂，成膜助剂，流平剂，增稠剂适量。其涂层能直接降低物体表面10-15℃左右，减低空调的使用，从而达到节电的功能，符合国家节能减排的要求。
(2)一种用于外墙的隔热涂料
一种用于外墙的隔热涂料，其由以下重量份数的原料制成：聚氯乙烯树脂4-9份，碳酸钙6-10份，乙二醇3-5份，丙烯酸乳液15-25份，硼酸锌1-4份，稳定剂1-3份，乙酸乙酯2-5份，乙醇5-7份，聚氯乙烯树脂6-8份，炭黑1-3份,硅酸铝4-8份。本发明的涂料，隔热效果好，能够有效地防止紫外线的照射，且具有环保节能的特点。
(3)一种具有超强耐候性的隔热涂料及其制备方法
本发明公开了一种具有超强耐候性的隔热涂料，包括以下成分：分散剂，润湿剂，消泡剂，防腐剂，云母粉，白炭黑，轻质碳酸钙，水性聚氨酯树脂乳液，成膜助剂，羟乙基纤维素，颜料，增稠剂，改性二氧化钛复合材料和水，本发明的具有超强耐候性的隔热涂料，在涂料中加入大直径片状轻质碳酸钙，由于遮蔽效果好，从而可以进一步提升涂料的隔热性能。
结语
随着新型材料和高新技术的不断涌现，保温隔热涂料正朝着多功能、高性能的方向不断发展。与此同时，保温隔热涂料的标准体系逐步完善化、检测技术日趋先进化，填料种类和功能不断升级，产品质量也因此得到充分保障。相信在不远的将来，保温隔热涂料的应用范围会更加广泛，必将给整个节能产业的格局带来巨大的改变，持续为遏制全球变暖贡献力量。
参考来源：
中国新闻网，香山科学会议聚焦碳达峰碳中和多学科专家学者跨领域研讨
王玉宏，等：隔热保温涂料的技术进展，华南理工大学
唐一尘，等：白色新涂料让建筑更凉快，中国科学院
百度百科，隔热涂料
(中国粉体网编辑整理/昧光)
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！
