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Nov 24, 2023

塗装により冬は室内、夏は屋外の熱を保ちます。

研究者らは、新しく発明したさまざまな色で製造した塗料が、建物や電車などの他の空間における暖房と空調の両方の必要性を軽減できることを示しました。

研究者らは、新しく発明したさまざまな色で製造した塗料が、建物やその他の空間（電車や冷蔵貨物用のトラックなど）における暖房と空調の両方の必要性を軽減できることを示しています。

さまざまな素材、さまざまな形をしたオブジェを、新しい絵の具でコーティングしたもの。 (画像提供: Yucan Peng)

スタンフォード大学の科学者らは、住宅やその他の建物を夏は涼しく、冬は暖かく保ち、エネルギー使用量、コスト、温室効果ガス排出量を大幅に削減できる新しい種類の塗料を発明した。

暖房と冷房は世界のエネルギー使用の約 13 パーセント、温室効果ガス排出の約 11 パーセントを占めています。 米国科学アカデミー紀要に本日発表された研究結果によると、新しい塗料は、人工的な低温環境を使った実験で暖房に使用されるエネルギーを約36パーセント削減したという。 人工的に暖かい条件下で冷却に必要なエネルギーをほぼ 21% 削減しました。 全米のさまざまな気候帯にある、外壁と屋根に新しい塗装を施した典型的な中層アパートのシミュレーションでは、暖房、換気、空調のエネルギー使用量の合計が 1 年間で 7.4% 減少しました。

「エネルギー効率の向上により、暖房からのエネルギーと排出量は引き続き減少すると予測されていますが、特に温暖化世界の発展途上国ではエアコンの使用が増加しています」と研究の主著者である材料科学工学教授のイー・クイ氏は述べた。 、SLAC国立加速器研究所でエネルギー科学と工学、および光子科学の研究を行っています。

「ゼロエミッション目標を達成するには、暖房と空調の両方でエネルギーと排出量を世界的に削減する必要があります」と、スタンフォード・ドーア持続可能性大学院内のプレコート・エネルギー研究所とサステナビリティ・アクセラレーターを所長する崔氏は述べた。 「人間の居住空間や作業空間とその周囲の間の熱交換をどのように減らすかがますます注目を集めており、窓用の低放射率フィルムなど、断熱性を強化するための新素材が求められています。」

Yucan Peng (画像提供: Yucan Peng 提供)

現在の低放射率塗料は通常、メタリックなシルバーまたはグレーの色をしており、その美しさにより使用が制限されています。 新しく発明された塗料は、アルミニウムフレークを使用した赤外線反射性の最下層と、幅広い色の無機ナノ粒子を使用した極薄の赤外線透過性の上部層の 2 層を別々に塗布したものです。 太陽光の赤外線スペクトルは、表面に吸収されることで、地球の自然加熱の 49 パーセントを引き起こします。

熱を遮断するために、外壁や屋根に塗料を塗ることができます。 この赤外線のほとんどは、新しい塗料のカラー層を通過し、下層で反射し、建材に熱として吸収されずに光として戻ってきます。 内部の熱を保つために、塗料が内壁に塗布されます。ここでも下層が、空間を横切ってエネルギーを伝達する人間の目には見えない赤外線波を反射します。

具体的には、高中赤外線の最大約 80% が塗料によって反射され、寒い季節には室内の熱を保ち、暑い季節には屋外の熱を保つ働きをします。 また、カラー層は近赤外線の一部を反射し、空調の効果を高めます。 研究チームは、白、青、赤、黄、緑、オレンジ、紫、ダークグレーの塗料をテストしました。 研究者らは、同じ色の従来の塗料よりも中赤外光の反射率が10倍優れていることを発見した。

この塗料は建物以外の場所でもエネルギー効率を向上させるために適用できます。 例えば、冷蔵輸送に使用されるトラックや鉄道車両を補償することができ、その場合、冷却コストが輸送予算の最大半分を占める可能性があります。

Jian-Cheng Lai (画像提供: Jian-Cheng Lai 提供)