“95.5%の太陽光を反射する白いペンキ”が登場! 新たな塗料が夏の暑さを解決するかも

放射冷却塗料と市販塗料を並べてテストするルアン氏と博士課程の学生パイク氏
放射冷却塗料と市販塗料を並べてテストするルアン氏と博士課程の学生パイク氏 / Credit:Jared Pike / the School of Mechanical Engineering at Purdue University
reference: zmescience

「白色は日光を反射し、黒色は吸収する」という知恵は、私たちの服装や塗装のカラーに影響を与えてきました。特に白色塗料は温度を低く保つために暑い地域や夏場に利用されます。

10月21日、アメリカ・パデュー大学工学部のシュウリン・ルアン氏ら研究チームは科学誌『Cell Reports Physical Science』に、従来の塗料と比べてさらに温度を低く保てる放射冷却式白色塗料を開発したと発表しました。

彼らによると、新しい白色塗料は95.5%の太陽光反射率を有するとのこと。これにより、塗装された部位を周囲よりも1.7~10℃も低く保つことができるのです。

太陽光反射率95.5%の「放射冷却式白色塗料」

郊外に比べて都市部ほど気温が高くなる現象をヒートアイランド現象と呼びます。そしてこの原因の1つは植生域(草地・森林・水田)の縮小と人工被覆域(アスファルト・コンクリート)の拡大にあります。

(左)関東地方における2013年8月の月平均気温の都市あり実験結果,(中)都市なし実験結果,(左)都市化の影響による月平均気温の変化:「都市あり実験」と「都市なし実験」の差
(左)関東地方における2013年8月の月平均気温の都市あり実験結果,(中)都市なし実験結果,(左)都市化の影響による月平均気温の変化:「都市あり実験」と「都市なし実験」の差 / Credit:気象庁

そのため特に都市部では「温度を上昇させない」または「すばやく冷却できる」取り組みが必要です。

その点、科学者たちは何十年にもわたって放射冷却塗料の開発に取り組んできましたが、効率と費用対効果において有用な塗料の開発には至りませんでした。

しかし、ルアン氏らが開発した新しい塗料には大きな可能性が秘められています。

(左)新しい炭酸カルシウム塗料(右)従来の市販塗料
(左)新しい炭酸カルシウム塗料(右)従来の市販塗料 / Credit:Xiulin Ruan

これまでに開発されてきた同タイプの塗料には二酸化チタン粒子が用いられていましたが、新しい放射冷却式白色塗料は、比較的安価で豊富な炭酸カルシウムを使用しています。

炭酸カルシウム物質がエネルギーを放散する
炭酸カルシウム物質がエネルギーを放散する / Credit:Xiulin Ruan

ルアン氏によると、炭酸カルシウム物質は塗料が吸収する紫外線の量を最小限に抑え、粒子の濃度と構造が散乱を促進して多くのエネルギーを放射するとのこと。

実際、従来の市販塗料の太陽光反射率が80~90%なのに対し、新しい放射冷却式白色塗料は、太陽光反射率95.5%という数値を示しました

新塗料は塗装部を周囲の温度よりも1.7~10℃低下させる

また新塗料の効果は実験でも証明されています。

研究チームが米国インディアナ州で塗料サンプルテストを行ったところ、新塗料の塗布部位は夜間の周囲温度よりも10℃低く保ち、太陽が上昇する正午付近でも周囲より1.7℃低く保つことができました。

新塗料を塗った部位と周囲の温度のグラフ
新塗料を塗った部位と周囲の温度のグラフ / Credit:Xiulin Ruan

さらに従来の市販塗料と比較した場合でも、新塗料は大幅に低い温度を保てたのです。

「P」の文字には新塗料が塗られており、背景には従来の市販塗料が塗られている。
「P」の文字には新塗料が塗られており、背景には従来の市販塗料が塗られている。 / Credit:Xiulin Ruan

この新しい白色塗料は、住宅から電気機器や自動車まで、さまざまな用途に使用できるでしょう。

ルアン氏は、「私たちの塗料は市販塗料の製造プロセスと互換性があり、コストは同等かそれよりも低い可能性があります」と述べており、運用までの道のりが遠くないことを強調しています。

しかし、「重要なのは、塗料の信頼性を確保して、長期間の野外用とで使用できるようにすることです」とも付け加えており、今後は水・ほこり・洗剤などに対する耐久性がテストされていくでしょう。

近いうちに塗料の成分が変更され、夏がより快適になるかもしれませんね。

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