白色建筑几乎是炎热、地中海和中东国家的代名词。这些传统建筑世世代代都使用白色油漆和瓷砖将太阳能反射到大气中。反射太阳能可以防止建筑物本身吸收红外线并升温。在炎热的国家，这对于保持办公室、家庭和学校的合理温度至关重要。虽然白色颜料和填料（例如钛白粉和碳酸钙）已被用于创建这些白色反光外观，但还有其他选择，而且随着越来越多的国家经历更炎热的夏季，探索这些的需求也在增长。
太阳光如何温暖地球？
来自太阳的光波穿过太空真空，在短短 8 分钟内到达地球。一旦到达地球，它们就会遇到构成保护性气体大气层的颗粒。一些光被大气层最外层的颗粒反射，但大约 70% 的光仍然可以透过。当光波遇到粒子时，它们要么按来时的方式反射回来，要么被粒子吸收，此时一些能量会转移到粒子上。出于本文的目的，我们可以将这种能量视为加热粒子。
图 1 中的总太阳发射光谱 显示了太阳发射的不同波长的辐照度（光能的度量）以及不同类型光之间的百分比分配。紫外线对我们来说是不可见的，但会对我们的细胞造成损害，例如晒伤、色素沉着或最终导致皮肤癌，可见光描述了我们眼睛看到的波长，而红外线辐射则造成加热效应。因此，材料反射红外辐射而不是吸收红外辐射越多，传递到粒子来加热它的能量就越少。比较材料反射光能力的指标称为 总太阳光反射率 (TSR) ，用于衡量材料反射光的百分比。
图 1： 太阳辐照度光谱显示了紫外线、可见光和红外线辐射的贡献。
如何提高涂料的TSR？
增加材料的总太阳反射率可以使其反射光，从而带走热能。 对于建筑物来说，这可以使建筑物保持凉爽并 减少对能源密集型冷却系统的需求 ，从而节省能源和金钱。使用白色颜料和填料是一种传统方法，因为颜料不吸收任何可见光波长，而黑色颜料则吸收所有可见光波长。这就是为什么白色通常被称为没有颜色，而黑色则代表所有可见光的颜色。提高 TSR 的另一种方法是通过颗粒形状。
空心玻璃微珠可提高 TSR
空心玻璃呈球形，颜色为白色。 气泡的完美球形特性 使其 能够向远离材料的各个方向散射光，特别是与红外辐射相关的波长。
我们对水性涂料进行了一项研究来测试这一点。使用体积为 22.5% 的碳酸钙作为白色填料的传统涂料作为参考。然后碳酸钙 在等体积的基础上用不同等级的空心玻璃微珠替换 ，同样是22.5%体积。
使用 Perkin-Elmer 分光光度计分析 400 微米涂层的 TSR。所有空心玻璃微珠的性能均优于碳酸钙参考填料，但较小的高强度等级却具有最高的反射率（ 图 2 ）。人们发现，较小的等级更有效，因为其表面积更大，堆积潜力更大，这意味着可以反射更多的光波。由于这些等级的强度，这些涂料也可以使用无气喷涂机进行施工，而不会破坏气泡。
图 2： 使用 CaCO3 作为参考和不同等级的空心玻璃微珠配制的水性涂料的总太阳反射率。
用于冷却建筑物的空心玻璃微珠
虽然 TSR 的改进很重要，但 重要的是 通过涂层的热扩散特性。 为了了解 TSR 和热扩散率之间的相关性，我们进行了一项实验（ 图 3 ），将每种涂层涂在铝板上，并暴露在红外灯的红外辐射下。随着时间的推移，对涂层面板另一侧的热电偶进行测量，以研究涂层所呈现的热障。
图 3： 建立一个实验实验室，用于测试每种涂层反射红外光的能力以及充当光源和被测热电偶之间的热障的能力。
在总太阳反射率和通过涂层传热减少的水平之间发现了良好的相关性。部分牌号在此实验中均表现出色 - 与仅含碳酸钙的涂层相比， 温度降低了 10°C （图 4 ）。
图 4： 在水性涂料中使用不同等级的空心玻璃微珠来实现更高 TSR 和降低温度的实验装置的温度读数。
空心玻璃微珠在外墙涂料中的其他优势
空心玻璃微珠还可以赋予涂料其他优点......
概括
涂料配方中空心玻璃微珠的小球形形状使其能够有效 反射太阳光线 ，某些牌号的 TSR 超过 94%。通过这样做，它们可以防止涂层下方的材料吸收热能并导致温度升高。因此，在外部屋顶或墙壁涂层中添加空心玻璃微珠可以使建筑物比传统的碳酸钙填料保持凉爽（最高冷却 10°C）。空心玻璃微珠还具有处理、运输和配制方面的其他优点，使其成为全面改进的填料选择。
