印度气象部门 (IMD) 报告称，2023年是印度自1901年以来记录中第二个最热的年份。在全球范围内，由于气候变化，气温逐年上升。这种迅速上升的温度推动了对创新且经济实惠的隔热和空间冷却解决方案的需求，即为我们的家庭和办公室内部降温。

房间冷却可以通过两种方式实现：主动冷却和被动冷却。主动冷却涉及使用空调和冷却器等设备主动去除房间的热量，从而降低温度。这种方法不可避免地严重依赖能源，增加了全球能源消耗，同时也导致二氧化碳排放量增加。另一方面，被动冷却依赖于创新的设计和材料，限制太阳的热量进入空间，从而避免或减少主动冷却的需要。被动冷却依赖于玻璃纤维或聚苯乙烯等绝热材料或增加气流的创新架构来阻挡热量，但通常会涉及定期维护和保养成本。

如今，在被动冷却方面取得了突破，印度理工学院孟买分校（IIT Bombay）冶金工程与材料科学系 Smrutiranjan Parida 教授领导的工程师团队开发了一种新型涂层材料，可以有效反射太阳的热量，减少材料吸收的热量，从而起到隔热作用。该材料是一种带有填料的疏水（防水）环氧复合涂层，可减少热传导并在仅约65微米的薄涂层中赋予高红外反射率。

“我们的工作主要是制备‘活性添加剂’（称为填料），可以将其添加到合适的树脂中以制成温度屏蔽涂层。”Parida 教授说。

这种创新涂层还可以防止腐蚀，使其成为我们的生活空间降温的理想解决方案。

隔热涂层材料示意图

涂层成功的关键是添加了两种类型的填料。第一种填料由微米级二氧化硅改性空心微球（sHMS）组成。第二种填料由表面改性的TiO₂纳米粒子组成，由于其高太阳反射率而发挥着关键作用，这意味着它可以反射大量的太阳热量。

“由于中空的空气填充结构，中空微球的导热率非常低。涂层中这种成分的存在可以防止热量通过涂层传递，而TiO₂成分以其较高的太阳反射率(>85%)而闻名。”Parida 教授解释道。

对空心微球和二氧化钛进行的表面改性增加了两种成分减少热传导和反射阳光的能力。这两种填料都被添加到树脂（一种粘性液体物质）中，例如环氧树脂，然后可以将其涂覆到混凝土或金属等材料的表面上，就像一层油漆一样。

“对于金属涂层，可以使用丙烯酸树脂或聚氨酯等树脂代替环氧树脂。”Parida教授谈到可以注入这些填料的不同基础树脂时说道。

研究人员进行了测试，使用红外(IR)灯照射涂层表面，并将其放置在涂层金属板表面温度为60°C的位置。表面上的新型复合涂层将涂层面板下方的温度降低了15至21°C。该性能优于任何先前报道的涂层。该复合涂层还对近红外(NIR)光谱区域的太阳光具有很高的太阳反射率，超过72%。这种新材料涂覆到表面上的厚度仅为0.065至0.1毫米，其性能优于通常厚度三到二十倍的其他涂层，使新涂层不仅效率更高，而且更具成本效益。

有趣的是，由于其材料的表面改性，复合涂层也被证明具有极强的耐腐蚀性。在暴露于氯化钠 (NaCl) 溶液（一种盐水测试）的测试中，该涂层显示出令人难以置信的99%的腐蚀防护效率。这表明该涂层可以保护金属表面免受环境恶化的影响，延长使用寿命并降低维护成本。

使用空心微球等低成本材料和简单的制造工艺也确保了产品在市场上经济可行。

“涂层开发程序，包括填料的表面改性，易于采用，一步完成，并且不需要复杂的仪器。所用的空心微球价格低廉，可以从燃煤电厂的工业废物中获得，为燃煤电厂提供有效的废物管理解决方案。”Parida教授谈到该涂层的其他优点时说道。

Parida教授和他的团队现在正在寻求为其涂层材料添加新功能，例如添加阻燃特性。他们还在研究生产不含VOC（挥发性有机化合物）的水性涂料系统，以使其更加环保。

当我们适应不断变化的环境和能源需求时，需要像这样的创新解决方案来保护和保护我们的自然资源，同时减少有害排放和废物。