近日，物理科學單元報告（Cell Reports Physical Science）發表了普渡大學機械工程學院和Birck納米技術中心研究人員的最新成果，其開發的六方氮化硼hBN丙烯酸涂料可實現97.9%的太陽反射率和0.83的大氣窗口發射率，而厚度卻僅為150μm，重量為0.029g/cm^2,，這種超輕薄高反射組合的超白涂料可用于包括航天航空在內的實際應用之中。

論文地址：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.101058

去年4月，普渡大學的這個研究團隊開發了能反射98.1%陽光的聚四氟乙烯（特氟龍）和硫酸鋇體系極白涂料。這個令人難以置信的壯舉的唯一問題是油漆的厚度。“為了達到低于環境溫度的輻射冷卻水平，我們必須涂上一層至少 400μm厚的油漆，在具有精確尺寸和重量要求的應用中，油漆需要更薄更輕。”論文地址：https://doi.org/10.1021/acsami.1c02368

輻射冷卻涂料的制備和表征

(A) hBN-丙烯酸涂料制造過程示意圖和涂漆樣品的示例圖像。

(B) hBN 納米片的頂部和側視圖 SEM 圖像。納米片的直徑和厚度分布分別確定為332±193和45±3nm。

(C) 直方圖中顯示的50個粒子的粒徑分布，測量的直徑的最大比例顯示在280和330nm之間。

(D) hBN-丙烯酸納米復合涂層的SEM圖像，包括俯視圖和橫截面圖。

如上圖，hBN 的較高折射率和納米片形態產生了類似Mie散射的高散射系數和類似Rayleigh散射的強反向散射的不尋常組合，這兩者都有利于高太陽反射率。此外，使用的納米片的直徑為332±193nm，其中平均直徑最適合強烈散射太陽光譜，與單一尺寸相比，不均勻的直徑分布可實現有效的寬帶散射。選擇60%體積濃度的高納米片負載用于最大化光散射，同時保持聚合物粘合劑的理想機械性能。最終得到的六方氮化硼新配方體系涂料的反射率與之前幾乎相同，但厚度卻減少70%，而且由于其多孔性，比此前的涂料輕80%之多。

值得一提的是，hBN納米片的成本高于硫酸鋇納米顆粒。然而，在需要輻射冷卻的重量敏感型應用（例如航空航天技術、飛機、車輛和可穿戴技術）中，輕質、薄的hBN漆層仍然具有顯著優勢。在可穿戴設備中，通常只需要少量的輕質涂層。在飛機中，看似微小的重量減輕可能會導致燃料消耗和相關CO₂排放量的顯著降低。

編譯 YUXI

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