炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)據(jù)慧正資訊消息，據(jù)芝加哥的技術(shù)研究公司PreScouter報道，建筑外墻涂料的劣化可能由多種因素引起，例如煙灰沉積、生物生長、酸雨腐蝕或各種生化/物理效應(yīng)的組合。保護戶外外墻的新技術(shù)引起了人們的關(guān)注，以減少意外維修帶來的巨大經(jīng)濟損失。

建筑外墻涂料的創(chuàng)新不僅可以解決退化問題，還可以通過幫助確保更耐用和高性能的建筑來成為更可持續(xù)城市的力量。這些技術(shù)甚至可以有助于減少二氧化碳排放、改善能源節(jié)約和提高空氣質(zhì)量。

一些最新和最有趣的應(yīng)用是自清潔外墻材料、用于節(jié)能的輕質(zhì)隔熱涂層砂漿(含氣凝膠/EPS)、應(yīng)用于水泥材料的自生和生物基自修復(fù)技術(shù)，以及改善建筑節(jié)能的熱致變色超疏水涂層。

光催化外墻涂料：

許多研究表明了，半導(dǎo)體如二氧化鈦 (TiO2) 應(yīng)用于建筑材料的效果及其對去除揮發(fā)性有機化合物 (VOCs)、有機染料和發(fā)生在不同表面上的生物發(fā)展的降解作用。

二氧化鈦是一種白色顏料，最常以納米銳鈦礦形式用于自清潔目的。當(dāng)二氧化鈦顆粒接收到能量高于帶隙能量的光子時，紫外光被吸附，從而導(dǎo)致電子從價帶轉(zhuǎn)移到正空穴，從而產(chǎn)生這種機制。如果表面水合(可能由空氣濕度或雨水引起)，這些空穴會與水分子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生羥基自由基 (OH+)，羥基自由基 (OH+) 是一種強氧化劑，可將有機污染物轉(zhuǎn)化為危害較小的CO2成分。二氧化鈦也是無毒、穩(wěn)定、零能耗的，被證明在平均直徑為5-50納米的情況下具有更好的光催化性能。

此外，應(yīng)用于砂漿和混凝土的二氧化鈦可以通過將氮氧化物和甲苯等危險氣體轉(zhuǎn)化為無害成分，有效地促進建筑涂料附近區(qū)域的空氣凈化。常見的應(yīng)用是在白色涂料中，一個例子是在羅馬朱比利教堂的白色混凝土中使用二氧化鈦作為添加劑。

除了分解導(dǎo)致建筑物損壞和空氣污染的成分外，光催化處理還具有其他環(huán)境優(yōu)勢。例如，自清潔混凝土外墻不需要使用通常用于建筑物清潔處理的溶劑，從而消除了另一個污染物來源。此外，較淺的涂層(通常為白色，由二氧化鈦色素沉著引起)反射更多的光，從而在炎熱季節(jié)降低內(nèi)部和外部溫度。

根據(jù)歐洲涂料雜志(European Coatings)的數(shù)據(jù)，目前鈦白粉市場價值178.2億歐元，2020年全球二氧化鈦消費量約為645萬噸，油漆和涂料行業(yè)是主要消費者。預(yù)計 2025年的年消費量將增至800萬噸。

砂漿和混凝土的自愈機制：

水泥材料中的裂縫被認(rèn)為是自然發(fā)生的，因為這些結(jié)構(gòu)承受重量或與不同的暴露環(huán)境接觸。硫酸鹽和氯離子等侵蝕性物質(zhì)容易通過裂縫入侵，這些物質(zhì)隨后將成為建筑物涂層劣化的根源。這種影響可能很有害，因為不僅這些材料的表面受到影響，而且在與混凝土鋼構(gòu)件接觸時可能會發(fā)生進一步的腐蝕，這意味著耐久性能的極端損耗，也可能導(dǎo)致災(zāi)難性的失效。

由于這些擔(dān)憂，試圖評估和改進砂漿和混凝土自愈機制的研究引起了人們的極大興趣。水泥基材料的自愈現(xiàn)象主要分為自修復(fù)和自主愈合兩大過程，其成因不同。

自修復(fù)是基于水泥顆粒固有的水化過程，其機制是通過未反應(yīng)的水泥顆粒在有水的情況下連續(xù)水化，或通過溶解存在于基質(zhì)中的鈣離子 (Ca2+) 與環(huán)境中的碳酸根離子 (CO32-) 發(fā)生反應(yīng)，從而在碳酸鈣 (CaCO3) 的裂縫處沉淀來實現(xiàn)。自愈的效率取決于環(huán)境(例如，雨水/水的存在)、溫度和混合成分。

自主愈合需要應(yīng)用添加劑，其中最有希望的是一種生物基細菌，它們也可以通過碳酸鈣沉淀來密封裂縫。其他常用方法基于嵌入式膠囊或容器，當(dāng)水泥表面出現(xiàn)裂縫時，這些膠囊或容器可促進愈合劑(通常是化學(xué)添加劑)的流動，使其即使在固化幾天后也能愈合。

ReSHEALience項目是一個主要的研究小組項目，包括對超高耐久性混凝土(UHDC)的自愈現(xiàn)象進行研究，以評估極端條件下的耐久性。該項目由13個國家組成，獲得了歐盟地平線2020研究和創(chuàng)新計劃的資助。此外，預(yù)計到2030年，全球自愈混凝土市場的收入復(fù)合年增長率預(yù)計將達到36.8%。

熱致變色外墻涂料：

根據(jù)國際能源署關(guān)于建筑圍護結(jié)構(gòu)的跟蹤報告，2020年，建筑施工占全球能源和工藝相關(guān)排放的10%，是碳排放增加和自然資源浪費的重要原因。由于在高溫下使用高能耗冷卻設(shè)備，成功開發(fā)了超疏水太陽能反射涂層等材料，以滿足對太陽能反射率的需求。然而，在寒冷時期，這些材料無法在建筑物內(nèi)建立正常溫度，因為太陽反射率太高——導(dǎo)致需要加熱設(shè)備。

為了解決這些能源使用問題，已經(jīng)研究了熱致變色微膠囊(TCM)在外墻膠凝材料中的應(yīng)用，因為它們能夠改變自己的顏色。原理很簡單：當(dāng)外界溫度高時，TCM會將其顏色變?yōu)闇\色/無色;室外寒冷時，TCM誘發(fā)的顏色較深，降低了太陽反射率。這是可能的，因為熱致變色特性基于粉末形式的有機顏料，這些顏料被封裝在有機微膠囊中，并具有決定其顏色變化的轉(zhuǎn)變溫度。

主要的熱致變色染料是無色染料(如熒烷、螺內(nèi) 酯和俘精酸酐)與負(fù)責(zé)給電子的化合物(如環(huán)酯)和溶劑(如酸或酯)的混合物。在建筑應(yīng)用中，已經(jīng)對多種顏色進行了測試，在Yuxuan等人的研究中，染料的顏色轉(zhuǎn)變溫度為31℃，這與Kolotek市售的一些顏料相似。

建筑圍護結(jié)構(gòu)的應(yīng)用仍在開發(fā)中，但有一項包含熱致變色微膠囊的砂漿的專利，中國的一項研究通過模擬顯示，與傳統(tǒng)的白色冷卻涂層相比，在中國北方，使用熱致變色超疏水涂層可使年總能耗降低13.74%。

輕質(zhì)隔熱砂漿：

另一種降低建筑能耗和減少碳足跡的方法是添加具有熱性能的輕質(zhì)材料，以取代砂漿中的細骨料。這些替代材料通過降低熱變化來改善建筑物的熱性能，同時降低材料的重量并提高其隔音性能。

一些已被測試為砂漿添加劑的輕質(zhì)材料包括二氧化硅氣凝膠、塑料廢料、橡膠，以及最近的蛭石和發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)。一些公司，如位于希臘的Tekto公司，已經(jīng)開發(fā)了一種具有超輕質(zhì)和隔熱EPS的商業(yè)預(yù)拌砂漿，并擁有一種無機輕質(zhì)骨料隔熱砂漿的專利。該機制基于其絕緣性能，這顯著降低了砂漿的導(dǎo)熱性，并延長了使用壽命。

結(jié)論：

許多更智能、更環(huán)保的建筑材料的替代品已經(jīng)在使用中，為進一步開發(fā)和鼓勵使用創(chuàng)新涂料的公司提供了了大量的機會。經(jīng)濟優(yōu)勢與更舒適、更清潔、更耐用以及外部空氣凈化等性能優(yōu)勢緊密相連，因此建筑外墻涂料的創(chuàng)新前景廣闊。