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06-18
“眼前的黑不是黑，你说的白是什么？”我们如何定义白色？白色是雪、墙壁和牛奶的颜色。
神说要有光，白光包括各种颜色的光。
在十六进制颜色代码中，#FFFFFF 指的是纯白色。
白色在盛夏依然身上也可以代表一种让你很酷的感觉。
世界上最白的涂料，用于从建筑物到汽车的各种领域在科学中，白色的定义与反射率有关。
一般来说，如果一个物体反射了可见光谱中所有波长的 80% 或更多，则该物体被认为是白色的。
较白的材料可以反射更多的光并且不太可能升温。
科学知识以生活经验的形式代代相传。
热带地区的人们经常把房子漆成白色，希腊圣托里尼岛上的白色建筑不仅仅是为了美观。
2009年，普渡大学开发出一种含有硫酸钡颗粒的超白涂料，反射率高达98.1%。
同年9月，它被列入2016年版吉尼斯世界纪录，成为迄今为止最白的涂料。
▲ 硫酸钡超白涂层。
图片来自：普渡大学。
当这种涂料用在屋顶和人行道上时，可以使室外表面比环境温度低4.5℃以上，从而减少对空调的需要，缓解城市热岛效应，在冬季也能发挥作用。
影响。
参与研究的普渡大学机械工程系教授阮秀林举了一个现实生活中的例子：如果用它来覆盖平方英尺（约93平方米）的屋顶面积，我们估计可以达到10千瓦。
冷却功率。
这比大多数家庭使用的空调更强大。
▲ 硫酸钡超白涂料。
图片来自：普渡大学研究人员甚至表示，地球表面只有0.5-1%可以用这种涂料来扭转全球变暖的趋势。
最近，这些科学家开发了一种新的、更薄、更轻的配方，即“世界最白涂料 2.0”，也能降低表面温度。
▲ 1.0和2.0的厚度差异。
图片来自：普渡大学 为什么要让它变得更轻、更薄？主要原因是1.0和2.0的使用场景不同。
当 1.0 推出时，为了达到足够的辐射冷却水平，涂料需要至少 0.4 毫米厚，??这对于建筑物屋顶等结构来说是完全可以承受的。
但当重点是对尺寸和重量有精确要求的物体，例如汽车、火车和飞机，并且油漆需要更薄、更轻时，那么2.0就该出现了。
▲ 图片来自：Unsplash2.0 是一种含有六方氮化硼（主要用于润滑油的物质）的纳米多孔涂层。
仅0.15毫米，反射率即可达到97.9%，几乎是1.0的98.1%。
六方氮化硼起什么作用？团队成员、普渡大学机械工程博士生 Andrea Felicelli 解释道：六方氮化硼的折射率很高，会引起强烈的阳光散射；它的颗粒还具有独特的形态，我们称之为纳米血小板。
比以前的球形纳米粒子更有效地反射太阳辐射。
▲ 近似反射率，2.0 比 1.0 更薄。
2.0 在纳米尺度上也是高度多孔的，并且由于其密度较低和厚度较薄，因此比 1.0 轻 80%。
打火机2.0将应用于多种轻量化场景，喷涂在飞机、汽车或火车外部时，可降低表面温度约5.6℃。
炎热的夏季，停机坪上的飞机不需要打开空调给机舱降温，可以节省大量能源。
2.0预计将在两到三年内实现商业化，但需要进行一系列测试和改进，例如尽量减少挥发性有机化合物（VOC）的使用。
油漆和清漆等产品含有有机溶剂，在使用过程中会释放挥发性有机化合物。
甲醛是最广为人知的挥发性有机化合物之一，对健康和环境有害。
阮秀林教授还展望了2.0在交通行业之外的无限可能，包括服装、鞋子，甚至手机等便携式电子产品：“它可以混合到油漆或纺织纤维中，刷涂、喷涂，或者在滚筒上使用。
“不过，即使2.0真正商业化，价格也绝不会便宜，因为氮化硼需要合成和生产，所以它更适合不关心成本但重量和厚度“小心”的场景。
最白涂料，也是酷涂料中最白的涂料，1.0和2.0的反射率几乎相同，它们互不替代，但各有千秋，毕竟打破最白涂料的记录并不是目标。
自20世纪90年代以来，许多科学家尝试开发辐射冷却涂层来替代传统空调，以避免陷入全球变暖的恶性循环，即越开越热。
普渡大学团队花了六年时间开发 1.0，考虑了多种不同的材料，然后将范围缩小到 10 种，并为每种材料测试了大约 50 种不同的配方。
市场上销售的白色涂料的反射率约为80%至90%，而常见的原料二氧化钛会吸收紫外线并辐射热量，因此建筑物表面不能保持在环境温度以下。
1.0在万花筒中脱颖而出，依赖于两项关键技术。
▲ 硫酸钡还常用于相纸和化妆品的增白。
一方面以高浓度硫酸钡为主要成分，能更好地反射阳光，不吸收紫外线；另一方面，颗粒的光散射程度取决于颗粒的尺寸。
通过将硫酸钡形成不同尺寸的颗粒，涂料可以反射不同颜色和波长的太阳光，实现尽可能广泛的光谱散射效果。
除了具有近10%的反射率外，纳米颗粒还能反射0.0毫米特定红外波长的太阳能，热量通过红外窗口返回太空，而不会被困在地球大气层中。
最终，它散发的热量多于吸收的热量，从而对抗全球变暖。
▲ 热量返回深空。
这种“被动辐射制冷”无需消耗任何能源即可对建筑物表面进行冷却，相当于安装了一台不耗电的空调。
从红外摄像头图片可以看出，1.0所在的区域是深紫色，与周围的颜色完全不同，说明它把电路板冷却到了环境温度以下，这是商用导热涂料无法做到的。
▲1.0冷却效果。
材料相对容易获得也是 1.0 的一个优势。
硫酸钡比二氧化钛便宜，最终的成本可能与传统白色涂料一样高。
这项工作已获得专利，普渡大学正在与一家公司合作扩大涂层并将其推向市场，希望在两年内实现商业化。
但 1.0 还远非完美。
劳伦斯伯克利国家实验室热岛效应专家罗南·莱文森指出，紫外线被反射后，很可能与空气中的氮氧化物等物质发生反应，进而损害空气质量。
▲ 图片来自：Fast Company Fast 公司的一份报告中提到，这款涂料的原材料有近 60% 来自重晶石矿石。
采矿意味着巨大的能源需求和碳足迹，与环境保护的目的背道而驰，陷入正负平衡。
进退两难。
其实在1.0之前，普渡大学也推出过版本。
2018年10月，他们以碳酸钙为原料，开发出反射率高达95.5%的白色涂料。
碳酸钙早已被1.0硫酸钡取代； 2.0六方氮化硼拓展了1.0的使用场景。
“最白的白”只是一个暂时的名称。
技术不断进步，也许3.0、4.0会出现。
如果你想要一个真正完美的环保答案，你必须从70或80分开始。
有了最白的白色，不要忘记最深的黑色。
几年前，最黑的黑色是 Vantablack，它吸收高达 99% 的可见光。
它是由英国科技公司Surrey NanoSystems发明的，2016年发布时震惊了所有人。
Vanta代表垂直排列的纳米管阵列，意思是垂直排列的纳米管阵列，每平方厘米的涂层大约有10亿个纳米管。
▲ 黑洞就在我们周围。
图片来自：dezeen 它之所以这么黑，是因为均匀分布的纳米管结构。
光粒子进入时会被吸收，极少量的反射粒子会撞击纳米管的顶部。
面前有两尊一模一样的铜像。
其中一张用Vantablack涂漆后，直接从三维变成了二维。
你凝视的不是黑暗，而是深渊。
当 Whitest Paint 1.0 推出时，研究人员将其与 Vantablack 进行了比较。
毕竟，一个是黑人，在人群中脱颖而出，而另一个是白人，占据主导地位。
还有一个与 Vantablack 相关的插曲：有人警告研究人员要小心安尼什·卡普尔 (Anish Kapoor)。
安尼什·卡普尔 (Anish Kapoor) 是一位英国艺术家，他获得了 Vantablack 的独家艺术权，只有他才能将其用于艺术目的，从而在艺术界声名狼藉。
对此反应最激烈的是另一位英国艺术家斯图尔特·森普尔(Stuart Semple)。
他出于愤怒开发了“粉红色”涂料，并将其发布在网站上，任何人都可以购买，除了安尼什·卡普尔（Anish Kapoor）。
最近，一位日本网红想要挑战“世界上最黑的房间”，但买不到Vantablack，于是就选定了吸光率高达99.4%的涂料“真黑无双”（《真三国无双》：砸钱）。
他还将自己涂成全黑，无缝地扮演柯南中的黑衣人。
但现在 Vantablack 也不是最黑的。
在 2017 年，麻省理工学院开发了一种可吸收 99.% 可见光的材料，最棒的是科学家与艺术家 Diemut Strebe 合作，使其以钻石的形式出现。
当最闪亮的“石头”遇到最吸光的物质时，一颗价值1万美元的天然黄钻就彻底消失在黑暗中，因此被命名为“虚荣的救赎”。
▲ 图片来自：the-redemption-of-vanity.com Diemut Strebe 和 MIT 也在钻石旁边写道：“这个项目也可以被视为反对 Anish Kapoor 购买 Vantablack 独家艺术权的声明。
我们使用了不同的碳纳米颗粒无论何种构图，任何艺术家都可以使用它，“除了艺术和美学之外，最黑的黑色主要用于对反射光容忍度极低的表面，例如天文望远镜、微型卫星、星象仪、红外传感器，也是考虑可用于隐形飞机。
▲ NASA 也在太空中研究超黑材料。
Vantablack的开发公司曾提出在博物馆里将最白的白色和最深的黑色一起展示。
为了不侵犯与安尼什·卡普尔（Anish Kapoor）签署的专有艺术权利，他们还强调“这不是艺术”，而是出于“教育目的”向那些对光明与黑暗的极端背后的科学感兴趣的人展示。
“科学可以为艺术创造媒介，艺术也可以回馈科学。
”从最白的白色到最深的黑色，科学家的调色板也影响着人类的未来。
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