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地球

米パデュー大学の研究チーム、放射冷却能力をさらに高めた超白色塗料を開発 41

ストーリー by headless
超白 部門より
放射冷却で外気温よりも表面温度を下げることが可能な塗料を研究している米パデュー大学の研究チームが、昨年発表したものよりもさらに冷却能力の高い超白色塗料を開発した(Purdue University Newsの記事SlashGearの記事The Vergeの記事論文アブストラクト)。

放射冷却は波長8~13マイクロメートルの赤外線を放射する物体が冷却される現象だ。この波長領域は大気中でほとんど吸収されずに宇宙へ放出されることから「大気の窓」とも呼ばれる。同研究チームが昨年発表した塗料は炭酸カルシウムとアクリル塗料を組み合わせたもので、粒子を幅広いサイズに分布させることで反射率95.5%、大気の窓における放射率0.94を実現していた。

研究チームが今回開発したのは硫酸バリウムを用いたナノ粒子のフィルムとナノコンポジットのアクリル塗料だ。白色塗料や造影剤などに用いられる硫酸バリウムは高バンドギャップにより太陽光吸収率が低く、波長9マイクロメートルのフォノン共鳴により大気の窓における放射率が高い。炭酸カルシウム-アクリル塗料と同様に硫酸バリウムの粒子を幅広いサイズに分布させた結果、フィルムは反射率97.6%、大気の窓における放射率0.96に達し、フィールドテストでは環境温度より4.5℃以上低く、平均冷却能力は117W/m2だったという。硫酸バリウムを60%配合した塗料の反射率は98.1%、大気の窓における放射率は0.95に達する。

同チームが提唱する放射冷却指数(RC、大気の窓における放射率1、反射率100%の理想的な表面を1とする)は前回の炭酸カルシウム-アクリル塗料では0.49だったのに対し、硫酸バリウム-アクリル塗料では0.77という現在の放射冷却技術の中でも高い部類に入る値が得られたそうだ。この塗料で1,000平方フィート(約93 m2)の屋根に塗装すれば10KWの冷却能力が得られ、多くの家で使われているセントラル空調よりも高能力だと研究者は語る。反射率98.1%の硫酸バリウム-アクリル塗料は現在最も白い塗料であり、研究者は現在最も黒い素材の一つとされるVantablackに相当すると考えているとのことだ。
  • 最近、宇宙関係の記事にこのタグが入っているんですが
    そんなタグで大丈夫か。

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  • by Anonymous Coward on 2021年04月18日 16時07分 (#4015598)

    曇りや雨の日は冷却能力が落ちるのは、日本では性能を発揮できる日は少ないかも

    # 砂漠みたいなところではとても効果的だと思います。

    非電化冷蔵庫 初夏の温度測定
    https://running-penguin.hatenadiary.org/entry/20120624/1340506122 [hatenadiary.org]
    > 雨はもちろん、曇りでもあまり冷えません。放射冷却は「冷蔵庫の赤外線を宇宙に飛ばす」ことなので、雲があると効果半減なのです。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      これが効果的な場所は太陽電池パネルを設置するにも効果的なわけで…

      • by Anonymous Coward

        値段の問題でしょ。

        • by Anonymous Coward on 2021年04月18日 19時29分 (#4015676)

          twitter で価格についてツッコミ入ってましたね。
          https://twitter.com/hoshirokuman/status/1383258599825174535 [twitter.com]

          『高反射硫酸バリウム塗料など何十年も前からある。そもそも夜は反射ではなく放射率の問題だろう。
           だいたい、赤外域での反射率は硫酸バリウムの合成状況でかなり変わるので要注意とか、
           ちゃんと研究しているのか?
           あと、実用にならないのは、高反射のものは単に高額だから。積分球に使う試薬の反射率99.9
           クラスは5gで1万円超え。建物に塗ると建築費よりも塗装費のほうが嵩んだりして』

          • 不純ウン物を取り除くのが大変も知れないが、リサイクル方法の確立が期待される。

          • by Anonymous Coward

            あと英語版のSlashdotで突っ込まれていたことだけど、バリウムを採掘するのに二酸化炭素をどれだけ出すんだって話もある。
            地面での吸収率抑えたって、大気が吸収しちゃ意味がないわけで。

            • by Anonymous Coward

              バリウムを採掘するのに二酸化炭素をどれだけ出すんだって話もある。

              おっとEV推進派の悪口はそこまでだ

              • by Anonymous Coward

                つまりあなたは自動車廃止派だと

  • by Anonymous Coward on 2021年04月18日 16時18分 (#4015604)

    > 反射率98.1%の硫酸バリウム-アクリル塗料は現在最も白い塗料であり、
    > 研究者は現在最も黒い素材の一つとされるVantablackに相当すると考えているとのことだ。

    一枚の板の一方の面にこの超白色塗料を、もう一方にVantablackを塗り、
    温度が上がるか下がるか勝負させてみてはどうか。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      その板を長期間屋外に放置していれば
      その板の温度はその地域での池の水温とか地下水の水温に近い温度になるはずです

      かんたんな理科の話ですね

      • by Anonymous Coward on 2021年04月18日 18時21分 (#4015658)

        熱の移動には、伝導・対流・放射の3種類があって、あなたが言ってるのは伝導のことだと思う。
        今回のストーリーで改良したと言ってるのは放射。
        この3種類の熱の移動のすべての合計で温度が決まります。

        周りより温度が低いことによって伝導で受け取る熱量と、放射で宇宙に捨てる熱量、周りから放射で受け取る熱量を合計すると、周りより4.5℃低い状態で釣り合ったということ。
        そして、放射で宇宙に捨てる熱量=周りを冷却する能力で、それが117W/m2だと。

        • by Anonymous Coward

          伝導であれ、放射であれ、これと組み合わせて、熱量を受け取れる(吸熱?蓄熱?)素材があれば、
          エネルギーの移動、蓄積ができるかもって発想だよね。そういう素材(塗料に限らず)って有るのかな。

          白色より黒色が吸熱して温度が高くなるってのは小学校でやった気がする。

          • by Anonymous Coward

            >熱量を受け取れる(吸熱?蓄熱?)素材があれば、
            >エネルギーの移動、蓄積ができるかもって発想だよね。

            え???

          • by Anonymous Coward

            そういう発想ではないですね
            コイツより温度の高いものに温度を移すことができるとかそんな画期的な話じゃない
            屋根にこれを塗ったら日光反射して地上の温度を下げられるとかそんな話

            実際のところ対候性と有効性の問題でこれを実用ってのは難しいだろうけど
            効率が10%上がっても耐久性が万分の一とかだろうし

      • by Anonymous Coward

        > なるはずです

        ならないでしょ。

    • by Anonymous Coward

      レギュレーション次第でしょうね。特に屋外だと太陽との位置関係ですべてが決まりそう…

    • by Anonymous Coward

      両方を混ぜると究極の灰色ができるのだろうか...

    • by Anonymous Coward

      ブラインドの片面に、この硫酸バリウム-アクリル塗料を塗り、
      反対面にVantablackを塗る。

      そしてこのブラインドを、
      夏は白い面を外に向けて日光を反射し、
      冬は黒い面を外に向けて日光を吸収すれば、
      意外と室内温度に効果出たりしないのかな?

  • by Anonymous Coward on 2021年04月18日 16時22分 (#4015605)

    砂漠な地域で、家を白く塗る町がいくつかありますが、そういったところには福音となる塗料ですね。

    日本でも屋根に塗って放熱しつつ断熱するなら夏は涼しくなりそう。あ、冬が寒いか。冬のために秋には Vantablack を屋根に塗りますか。春と秋に塗装して色替え!

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2021年04月18日 16時23分 (#4015609)

    鏡とはどう違うん…?

    ここに返信
    • by zeppeli (37431) on 2021年04月18日 16時56分 (#4015624)

      鏡は角度も揃えて反射しないとダメだけれど、これは乱反射でもいいんじゃない?
      あとは反射できる波長が赤外線側にも広いとか

      • by Anonymous Coward

        放射による冷却なので、ちゃんと遮蔽物のない空を向いてないと意味が無いのでは?

        • by Anonymous Coward

          「鏡のようにまっすぐ返す必要はない」は「乱反射でもいい」とするのは乱暴、というのは正しいんだが
          「遮蔽物のない空を向いてないと」までは言わなくてもいいというか「遮蔽物を避けて反射する」なんて高度な技を持つのは無茶なので
          「比較的入射方向には向いて反射しないと周囲に吸収されて意味がないのでは」が妥当なツッコミだろうか

    • by Myrrh (49275) on 2021年04月19日 0時56分 (#4015761)

      鏡は大まかに言うと灰色ですよ。銀は可視光をよく反射するので、一見ほぼ100%反射しているように思われるかもしれませんが、反射率は概ね90%程度です。
      同じものを直接と鏡像とそれぞれ撮影し、写真を二枚並べて見比べると、特に赤色や白色で色が違うのがわかると思います。

    • by Anonymous Coward

      鏡は主に可視光を反射するんじゃないかな。
      赤外線に関しては不明。ガラスが吸収してるかもね

    • by Anonymous Coward

      鏡のような反射じゃなくて、放射=温かい物体が赤外線を出す。

      • by Anonymous Coward

        これは反射率が高いので放射分で冷却できるというものでは?熱を放射しやすいわけではないでしょ?

        • by Anonymous Coward

          大気に吸収されにくい波長で放射するのも特徴。

    • by Anonymous Coward

      当たった光をそっくりそのまま反射するのが鏡。デタラメな向きだけどともかくほとんどどっちかの向きへ反射するのが白い物体。

      合わせ鏡を覗き込めば分かるけど、「鏡の中の世界」は鏡10枚とか20枚とか、ある程度の所までしか見えない。
      良い鏡なら奥の方まで見えるけど、粗悪品だとちょっとしか見えない。
      反射率が100%なら無限の奥まで見通せるはず。ああ、ついでに鏡と鏡の間が透過率100%、も条件として要る。角度の問題は知らん。

      で、この、スゴイ白、と同じ反射率の鏡が作れたとすると、そこらの最高品質の鏡より奥まで見えるんじゃないかな。

      • by Anonymous Coward

        >合わせ鏡を覗き込めば分かるけど、「鏡の中の世界」は鏡10枚とか20枚とか、ある程度の所までしか見えない。
        無限に続く合わせ鏡の向こうから悪魔が召喚されると聞いたことがあるけど
        そうやって通路を途中で遮断して召喚を防いでいたんですね(違

  • by Anonymous Coward on 2021年04月18日 16時24分 (#4015610)

    安価で長持ちするローテク素材で、広い範囲に施工するほうがいいでしょ?
    また、メンテナンスの手間も最小化でき、長年放置しても効果の減少率が低いのが望ましい

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2021年04月18日 16時35分 (#4015614)

    (発電所建設反対じゃなくて)
    反ソーラーパネルというか反太陽電池というか、赤外線放射で発電するパネルの効率が上がったりしないのかな?

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  • by Anonymous Coward on 2021年04月18日 16時48分 (#4015620)

    RGB各8bitで考えると今までの白:(255,255,255)を越えた(256,256,256)みたいなもの?

    ここに返信
    • by Anonymous Coward on 2021年04月18日 17時42分 (#4015643)

      HDMIで言うところの235(リミテッド)を超えた236〜255でしょ
      # でもNHK見てると、結構235を超える明度を含んだ映像で送ってるんだよねえ。民法はきっちりリミテッドレンジで送ってるところが多いんだけど

    • by Anonymous Coward

      バグって真っ黒になっちゃう…

    • by Anonymous Coward

      多分、最高の白(全部を乱反射)が 255,255,255 じゃないかな。
      で、今回は 95.5% だから、 243,243,243 ってことではないかと。
      たしかアスファルト舗装の道路が 10% くらいだから、それだと 25,25,25 ってことかな。
      で、記事でちょっと触れている Vantablack は 0,0,0 だと想像します。

      もし、 256,256,256 だと元よりも明るいから照明とか?エネルギーを投入しないで反射光のほうがより明るくなるならそれはそれですごい発明だと思います。

      • by Anonymous Coward

        驚きの白さをうたってるような洗濯用洗剤を使うと、入射光より反射光の方がRGBでは明るくなったりしますね。
        蛍光剤が紫外線を白色光に変換して反射してるだけですけど…

    • by Anonymous Coward

      RGBにIRが追加されて(255, 255, 255, 255)になったようなもん

  • by Anonymous Coward on 2021年04月18日 18時34分 (#4015663)

    これって、絵の下地材として使うジェッソなのでは。
    ジェッソの成分は炭酸カルシウムとアクリル樹脂と水。
    これですよね!

    ここに返信
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身近な人の偉大さは半減する -- あるアレゲ人

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