집을 시원하게 유지하는 방법 – 흰색보다 더 하얀 페인트로 집을 덮으십시오.

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Painting buildings white is a centuries-old method of staving off heat in countries like Greece SophiaPapageorge/Pixabay, CC BY

얼음이 많은 툰드라에서 격렬한 구름에 이르기까지 우리 행성의 팔레트에서 흰색이 반복적으로 자랍니다. 이 색상은 태양의 빛이 지구 표면에서 다시 우주로 반사되는 자연스러운 방법을 제공합니다. 이 효과 – 행성의 알베도 – 평균 지구 온도에 큰 영향을 미칩니다.

Imagine a world covered entirely with oceans. Although the idea might evoke a refreshing sense of coolness, the absence of reflective white areas would in fact see Earth’s average surface temperature increase to nearly 30 º C: double its current average temperature of 15 º C.

The ongoing decline in our planet’s 얼음과 눈 coverage, as well as being a consequence of human-driven climate change, is also driving further increases in surface temperature. Worst-case scenario models predict that – if CO₂ emissions are not dramatically reduced by 2050 – average temperatures in the year 2100 may be 1.5 º C warmer than those of the present day, thanks in part to Earth’s reduced reflectivity. The colour of our world plays a key part in determining its future.

The famous white buildings of islands like Santorini, Greece, aren’t just for show: humans have used the knowledge that white colours reflect heat best for hundreds of years. Traditionally, a type of white paint called 석고, containing calcium sulphate (CaSO₄), is used to cover such buildings. A new 공부 suggests that an alternative paint containing barium sulphate (BaSO₄) could be even more effective at reflecting the solar radiation hitting buildings back into space. A church building painted white Walls and roofs are often painted with gypsum in Greece. Judithscharnowski/Pixabay, CC BY

The key to the effectiveness of this new barium sulphate-based paint are the nanoparticles it contain that reflect the sun’s energy at a relatively high efficiency and at specific infrared wavelengths of 0.008mm–0.013mm. These wavelengths match part of the atmosphere that is highly transparent, known as the “sky window".

That means more of the reflected solar energy can bounce right back through this “window” into space instead of remaining trapped in Earth’s atmosphere and contributing to global warming. According to the study’s authors, when solar radiation is shone at barium sulphate paint, nearly 10% of the radiation is reflected at these wavelengths.

Applying this type of paint to buildings in warm climate regions will help to keep buildings cooler – a huge challenge particularly in urban regions, where the density of people and buildings can push temperatures to unbearable heights during the summer months.

The study demonstrates how painting buildings with barium sulphate paint can reduce temperatures inside the buildings by 4.5ºC compared to the outside air temperature. This technology has the potential to significantly lower the cost of cooling buildings by reducing reliance on air conditioning.


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A white roof with skylights under the sky In the US, Walmart’s white roofs help reduce energy use within the superstores. 월마트 / 플리커, CC의 BY-SA

However, this whiter-than-white paint has a darker side. The energy required to dig up raw barite ore to produce and process the barium sulphite that makes up nearly 60% of the paint means it has a huge 탄소 발자국. And using the paint widely would mean a dramatic increase in the mining of barium.

Nature’s cooling tricks

Barium sulphite-based paint is just one way to improve the reflectivity of buildings. I’ve spent the last few years researching the colour white in the natural world, from white surfaces to white animals. Animal hairs, feathers and butterfly wings provide different examples of how nature regulates temperature within a structure. Mimicking these natural techniques could help to keep our cities cooler with less cost to the environment.

The wings of one intensely white beetle species called Lepidiota stigma appear a strikingly bright white thanks to 나노 구조 in their scales, which are very good at scattering incoming light. This natural light-scattering property can be used to design even better paints: for example, by using 재활용 플라스틱 to create white paint containing similar nanostructures with a far lower carbon footprint. When it comes to taking inspiration from nature, the sky’s the limit.

저자에 관하여

Andrew Parnell, 셰필드 대학교 물리학 및 천문학 연구 연구원
 

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