「眼前的黑不是黑，你說的白是什麼白。」
我們怎麼定義白？
白是雪、牆壁和牛奶的顏色。
神說要有光，白光包含了各種顏色的光。
十六進制顏色碼里，#FFFFFF代指純白。
白也可以代表一種感覺，讓你在盛夏依然涼爽。
世界上最白的油漆，從建築用到汽車
在科學上，白的定義與反射率有關。一般來說，某個物體對可見光譜內所有波長的反射比例達到80%或更高，我們就認為這種物體是白色的。
越白的物質可以反射越多的光，越不容易升溫。科學常識以生活經驗的形式代代相傳，熱帶地區的人們常將房屋漆成白色，希臘聖托里尼島的白色建築也不僅僅是為了美觀。
2021年，普渡大學研製出了一種含有硫酸鋇顆粒的超白塗料，其反射率高達98.1%，在同年9月被收錄在2022年版的健力士世界紀錄，名正言順地成為迄今為止最白的油漆。
▲硫酸鋇超白塗料.圖片來自：Purdue University
當這種塗料用在屋頂、行人路，可讓室外表面比環境溫度低4.5°C以上，從而減少空調需求，緩解城市熱島效應，在冬天也能起效。
參與研究的普渡大學機械工程教授阮秀林（Xiulin Ruan，音譯），舉了一個生活里的例子：
如果你用它覆蓋1000平方英尺（約93平方米）的屋頂面積，我們估計你可以獲得高達10千瓦的冷卻功率。這比大多數家庭使用的空調更強大。
▲硫酸鋇超白塗料.圖片來自：Purdue University
研究人員甚至表示，只需讓地球表面的0.5-1%用上這種塗料，就可以扭轉全球變暖的趨勢。
最近，同一批科學家開發了一種更薄、更輕的新配方，或者說世界上最白的塗料2.0，作用也是降低表面溫度。
▲1.0和2.0的厚度差別.圖片來自：Purdue University
為什麼要做到更輕、更薄？主要原因是1.0和2.0的使用場景不一樣。
在1.0出世時，為了達到足夠的輻射冷卻水平，塗料至少需要達到0.4毫米的厚度，這對建築物屋頂等結構來說完全可以承受。
但當目光投向尺寸和重量有精確要求的對象，比如汽車、火車和飛機，塗料需要更薄更輕，那麼2.0就該出場了。
▲圖片來自：Unsplash
2.0是一種納米多孔塗料，含有六方氮化硼（一種主要用於潤滑劑的物質），僅需0.15毫米，反射率即可達到97.9%，和1.0的98.1%幾乎相同。
六方氮化硼起到的是什麼作用？團隊成員、普渡大學機械工程博士生 Andrea Felicelli解釋道：
六方氮化硼具有很高的折射率，這會導致強烈的陽光散射；它的顆粒也具有獨特的形態，我們稱之為納米血小板，在反彈太陽輻射方面比之前的球形納米顆粒更有效。
▲近似的反射率，2.0比1.0更薄.
2.0還在納米尺度上具有高度多孔性，因為密度更小、厚度更薄，它比起1.0重量輕80%。
更輕巧的2.0將用在各種輕量級場景，當它噴塗在飛機、汽車或火車的外部，可使表面溫度降低約5.6°C。
在酷暑之中，停機坪上的飛機不必開空調為內部降溫，大量能源便可以節省下來。
2.0預計在兩到三年內實現商業化，但還需要一系列測試和完善，比如儘量減少使用揮發性有機化合物（VOCs）。
油漆、清漆等產品都包含有機溶劑，它們會在使用過程中釋放 VOCs，甲醛就是最知名的 VOCs之一，對健康和環境都有危害。
阮秀林教授還設想了2.0在運輸行業之外的無限可能，服裝、鞋子，甚至手機等便攜式電子產品都用得上：
「它可以摻入油漆或紡織纖維中，刷、噴塗或在滾筒上使用。」
不過，就算2.0真的商用，價格也絕不會便宜，因為氮化硼需要合成生產，所以它更適合對成本毫不在乎、但對重量和厚度「斤斤計較」的場景。
最白的油漆，也是 cool的油漆
最白塗料1.0和2.0，反射率相差無幾，並非互相代替，而是各有千秋。
畢竟，打破最白塗料的記錄不是科學家的目標，遏制全球變暖和節約能源才是。
從1970年代開始，已經有不少科學家嘗試開發輻射冷卻塗料，用來替代傳統空調，避免陷入越熱越開、越開越熱的全球變暖惡性循環。
普渡大學團隊開發1.0花了長達6年的時間，他們考慮了100多種不同的材料，最終將它們縮小到10種，又為每種材料測試了大約50種不同的配方。
市場上銷售的白漆，反射率約為80%到90%，且常見原料二氧化鈦會吸收紫外線並輻射熱量，所以不能讓建築物表面低於環境溫度。
萬花叢里一枝獨秀，1.0靠的是兩項關鍵技術。
▲硫酸鋇也常用於將相紙和化妝品變白.
一方面，將高濃度硫酸鋇作為主要成分，更好地反射陽光，且不吸收紫外線；
另一方面，粒子散射光的程度取決於大小，將硫酸鋇製成大小各異的顆粒後，塗料就能反射不同顏色和波長的太陽光，達到最廣泛的光譜散射效果。
除了反射率接近100%，納米粒子還能在0.008-0.013毫米的特定紅外波長反射太陽能量，熱量通過紅外窗口返回太空，不會被困在地球大氣層中。
最終，它發出的熱量比吸收的熱量多，從而對抗全球變暖。
▲熱量回到深空.
這種「被動輻射冷卻」在不消耗任何能源的情況下冷卻建築表面，等於安了個不耗電的空調。
從紅外攝像機的圖片可以看出，1.0所在的區域為深紫色，和周圍的顏色截然不同，說明它將電路板冷卻至低於環境溫度，這是商業散熱塗料無法做到的事情。
▲1.0的冷卻效果.
材料相對易得也是1.0的優勢。硫酸鋇比二氧化鈦要便宜，最終的成本甚至可能與傳統白色塗料不相上下。
這項成果已經申請了專利，普渡大學正在和一家公司合作，擴大塗料規模並將其投放市場，有望在兩年之內實現商業化。
但1.0也遠非完美。勞倫斯伯克利國家實驗室的熱島效應專家 Ronnen Levinson指出，紫外線在被反射後，很可能會與空氣中的氮氧化物等物質反應，反而危害了空氣質素。
▲圖片來自：Fast Company
Fast Company的一篇報道則提及，這種塗料近60%的原材料來自重晶石原礦，採礦意味着巨大的能源需求和碳足跡，與環保目的背道而馳，陷入正負相抵的兩難之中。
其實在1.0之前，普渡大學還推出過一個版本。2020年10月，他們以碳酸鈣為原料，開發出一款反射率95.5%的白色油漆。
碳酸鈣早已被1.0的硫酸鋇取代；2.0的六方氮化硼又擴展了1.0的使用場景。
「最白的白」只是暫時的虛名，科技不斷進步，或許還有3.0、4.0的出現。想要真正的環保滿分答案，要先從70分、80分做起。
有了最白的白，別忘了最黑的黑
幾年前，最黑的黑是 Vantablack，它吸收高達99.965%的可見光，由英國科技公司 Surrey NanoSystems發明，2014年發佈時艷驚四座。
Vanta全稱為 vertically aligned nanotube arrays，意為垂直排列的納米管陣列，每平方厘米塗層約有十億個納米管。
▲黑洞就在身邊.圖片來自：dezeen
它黑得如此出眾，正是因為均勻分佈的納米管結構，光粒子進入就會被吸收，極少數被反射的也會撞到納米管頂部。
眼前兩個完全相同的青銅雕像，當其中一個塗上 Vantablack，直接從三維變成二維。你凝視的不是黑色，而是深淵。
在最白塗料1.0問世時，研究人員曾拿它對照 Vantablack。畢竟，一個黑得傲視群雄，一個白得獨領風騷。
當時還有一段和 Vantablack相關的插曲：有人提醒研究人員小心 Anish Kapoor。
Anish Kapoor是一位英國藝術家，他在2016年拿下了 Vantablack的獨家藝術權，只有他能將其用於藝術目的，因此在藝術界臭名昭著。
對此反應最激烈的是另一位英國藝術家辛普爾 Stuart Semple，他在一氣之下研製出「最粉的粉」顏料，並在網站上掛出，任何人都可以購買，除了 Anish Kapoor。
最近，一位日本網紅想要挑戰「世界上最黑的房間」，但又買不到 Vantablack，所以退而求其次買了吸光率99.4%的塗料「真黑色無雙」（《真三國無雙》：打錢）。
他還把自己完全塗黑，無縫 cos柯南里的黑衣人。
但現在 Vantablack也不是最黑的了。2019年，麻省理工開發了一種吸收99.995%可見光的材料，最妙的是科學家們與藝術家 Diemut Strebe合作，讓它以一顆鑽石的形式亮相。
當最閃亮的「石頭」遇上最吸光的材料，價值200萬美元的天然黃色鑽石完全隱入黑暗，所以被命名為「虛榮的救贖」（The Redemption of Vanity）。
▲圖片來自：the-redemption-of-vanity.com
Diemut Strebe和麻省理工還在鑽石旁寫道：「該項目也可以視作反對 Anish Kapoor購買 Vantablack獨家藝術權的聲明。我們使用了不同的碳納米管成分，任何藝術家都可以使用。」
藝術和美學之外，最黑的黑主要用於對反射光容忍度極低的表面，比如天文望遠鏡、微型衛星、恆星跟蹤器、紅外傳感器，還被認為可以用於隱形飛機。
▲ NASA也在研究太空超黑材料.
Vantablack的開發公司曾提議，在博物館中將最白的白與最黑的黑一起展示，為了不違背和 Anish Kapoor簽訂的獨家藝術權，他們還強調「這不是藝術」，而是出於「教育目的」，展示給那些對光明和黑暗極端背後的科學感興趣的人。
「科學可以為藝術創造媒介，藝術也可以回饋科學。」從最白的白到最黑的黑，科學家的調色板，同樣影響着人類的未來。
