塗料の形で作られた「世界で最も白い白」は光を非常によく反射するため、表面が周囲の空気よりも冷たくなります。

• パデュー大学の科学者たちは、塗料の形でこれまでで最も白い白色を開発しました。
• この新しい塗料は塗布された表面を冷却することができ、気候に悪影響を与えるエアコンの使用を減らす可能性があります。
• これは彼らがこれまでに作成した中で二番目に白い白であり、彼らは材料が到達可能な最も白い白だと考えています。

数年前、研究者たちは「色が消える」ほどの世界一黒い物質の開発を発表しました。それがヴァンタブラックで、可視光を非常に多く吸収し、ごくわずかな光しか表面から反射されて私たちの目に届きませんでした。（入射した光エネルギーは周囲の基材に散逸するため、ヴァンタブラック自体が高温になるわけではありません。）

2021年のACS Applied Materials & Interfaces誌に掲載された論文で、パデュー大学の研究者らはBaSO4（硫酸バリウム）を世界で最も白い白として示しました。BaSO4は可視スペクトルの色をほとんど透過せず、実質的に反射してしまいます。さらに、俗に言う“とてもクール”な発見であるだけでなく、熱的にも有用なのです。

最も“冷たい”白

ほとんどの外装塗料は、実際には塗られた表面を温めてしまいます。市場には反射性のある塗料もありますが、太陽光の80〜90%しか反射せず、冷却効果を得るには不十分です。

一方でBaSO4（硫酸バリウム）では太陽光の98.1%が反射されます。主任研究者のルアン・シュイリンはプレスリリースで「この塗料で約1,000平方フィート（約93m²）の屋根面を覆った場合、約10キロワットの冷却能力が得られると見積もっています。これは多くの家庭で使われるセントラルエアコンよりも強力です」と述べています。

ルアン氏と共同研究者たちはBaSO4を熱電対を使って試験しました。熱電対は電圧を測って温度を割り出す高精度機器です。彼らは夜間、BaSO4塗布面が周囲の空気より19°F（10.56°C）低かったことを確認しました。強い日射下では効果はそこまで極端ではないものの、それでも顕著で、8°F（4.4°C）の冷却効果が得られました。

研究者らはこの塗料が寒冷時でも機能することを確認しました。ある日の試験で気温が43°F（6°C）のとき、BaSO4を塗った表面は25°F（-3.8°C）でした。試験からBaSO4は屋外使用に耐える十分な耐久性があることも示されています。

放射冷却用塗料の研究は1970年代にさかのぼりますが、Ruan氏のチームがBaSO4に取り組み始めたのはわずか6年前です。その過程で彼らは100以上の反射材料を分析し、約50種類の実験的配合で試験を行いました。

筆頭著者である博士研究員のリー・シャンユは「市販のさまざまな白色製品、ほぼすべてを調べました。硫酸バリウムを使えば理論的に非常に高い反射率を持たせられ、つまり非常に真っ白にできることが分かりました」と説明しています。

同じチームが昨秋に開発した最も白い白の塗料は、貝殻や岩石、黒板用チョークに一般的に含まれる炭酸カルシウムをベースにしていました。

チームは塗料にできる限り多くの微小なBaSO4粒子を混ぜ込みました。リーは「白くするには粒子濃度を高めるのが望ましいですが、濃度を上げすぎることはできません。濃度が高くなるほど塗料は割れやすくはがれやすくなるからです」と説明します。

チームのBaSO4配合が高い反射率を示すもう一つの要因は、研究者たちが異なるサイズの硫酸バリウム粒子を用いたことです。光を反射する際には粒子の大きさが重要となります。

ジョセフ・ピープルズ（共著者で博士課程の学生）はこう説明します：「異なるサイズの粒子が高濃度で含まれると、塗料はより広い波長域で散乱を生じ、結果として最も高い反射率に寄与します。」

チームが用いた配合方法は市販塗料の製造と互換性があります。

パデュー大学はBaSO4の特許を出願しましたが、まだ商品化する予定はありません。

ただし、市場投入は早いほど望ましいでしょう。現在、空調は米国のエネルギー消費の約12％を占めています。さらに、多くのエアコンはハイドロフルオロカーボン（HFC）を使用しています。HFCは温室効果ガス全体の割合は小さいものの、二酸化炭素より数千倍も多くの熱を閉じ込めます。

したがってBaSO4は、エネルギー消費とHFC（ハイドロフルオロカーボン）排出の削減によって地球温暖化対策に寄与する可能性があります。

この記事は ロビー・バーマン この記事は2021年4月にBig Thinkで初出し、2022年8月に更新されました。2023年4月にartofroof.comが翻訳しました。 出典