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美在眼中……

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YInMn(钇、铟和锰)蓝是俄勒冈州立大学化学家 Mas Subramanian 在实验室研究具有电子应用特性的无机材料时开发出来的。1一位研究生和前牧羊人色彩研发部化学家安德鲁-史密斯(Andrew Smith)注意到,其中一种成分能产生鲜艳的蓝色,但却不具备预期的电子特性。幸运的是,这种颜色足够醒目,值得自己进行研究。

当 OSU 开始与 Shepherd Color 合作研究这种颜料的商业应用前景时,我们非常欣赏这种颜料的颜色,但我们的目光并不局限于其视觉特性。根据我们在建筑产品市场数十年的合作关系,我们知道市场上需要能够反射更多太阳红外线能量的深蓝色遮光颜料。这类颜料可选择性地吸收光谱中的可见光部分,从而获得深色,同时反射近红外,这就是我们 Arctic 红外反射颜料的核心。太阳的能量波长从 295 纳米到 2500 纳米不等,其中我们只能看到 400 纳米到 700 纳米之间的波长。然而,约有一半的太阳能量来自波长在 700 到 2500nm 之间的不可见近红外波段2。颜料在整个范围内反射太阳能量的能力被称为总太阳反射率(TSR),数值越高,表面越冷。这项技术用于满足 USGBC LEED、能源之星、加利福尼亚州 Title 24 以及其他法规、建筑规范和返利计划的要求。

反射率和

颜色特性

下图显示了两种不同蓝色颜料配制的涂料的反射特性。横轴表示以纳米为单位的波长,纵轴表示每种颜料在这些波长下的反射率。下面的数据表提供了这些 masstone(100% 蓝)颜料涂层的颜色值。与标准的钴蓝相比,使用铟锰蓝颜料会使涂层颜色更深(DL*值为负数)、更红(Da*值为正数),蓝度(b*值为负数)相似。除了颜色特性外,目前的高耐久性钴蓝颜料还存在一个问题,即它们在大约 1100 到 1600nm 的近红外波段有一个吸收带。这就降低了颜料在涂料中使用时的 TSR。由于殷锰锌蓝不含钴,因此不会出现典型的钴吸收带,从而提高了 TSR


马斯石

聚偏二氟乙烯/丙烯酸

L* a* b* DL* Da* Db* DE* TSR
蓝色 385 钴蓝色 36.3 6.3 -45.4 - - - - 26.0
茵曼蓝 34.9 11.6 -45.5 -1.3 5.4 -0.1 5.5 32.6

虽然这是一个进步,但关键并不仅仅在于它具有更高的 TSR。没有钴吸收带的真正影响更重要的是当你开始将颜料混合在一起制作其他颜色时,尤其是深蓝色和冷色调的黑色。

上图可以说明这个问题。与之前的图表一样,您可以看到钴蓝和殷锰蓝的反射率曲线。我们还添加了最常见的耐用红外反射黑,这里是牧羊人彩色北极黑 10C912。您可以看到,红外黑开始反射最多红外光的位置与钴蓝的吸收带相吻合。这与铟锰蓝形成了鲜明对比,后者在较宽的波长范围内都能保持较高的反射率。

深蓝

在下图中,您可以看到由 50% 的蓝色颜料和 50% 的红外黑颜料混合而成的涂料的反射率曲线。从下图中的 L*a*b* 颜色值可以看出,这两种颜料调配出了非常深的蓝色。虽然两种混合颜料都能产生深蓝色,但基于铟锰蓝的混合颜料的 TSR 要高得多4。钴蓝混合物在 1100 至 1600 纳米范围内的反射率较低。

PVDF/ 丙烯酸 L* a* b* TSR %
50% BK10C912 和 50% 蓝色 385 25.7 0.9 -4.4 15.8
50% BK10C912 和 50% YInMn 蓝色 26.5 1.1 -7.5 25.2

更多黑色

虽然深蓝色是利用殷锰蓝反射特性的一种方法,但蓝色也可以有另一种用途。由于在可见光和近红外之间的 700nm 过渡区域反射率增加,大多数红外黑都略带暖色调(偏红)。当试图最大限度地提高 TSR 时,很难将颜色调得更蓝,因为使用的标准颜料是钴蓝。即使在含有红外黑的涂料中添加少量的钴蓝,也会导致 TSR 下降。下图和数据显示了与使用 100% 红外黑颜料的涂料相比,使用 75% 红外黑和 25% 蓝的涂料是如何降低红度(a* 值)和增加蓝度(b* 值越来越负)的。

聚偏二氟乙烯/丙烯酸 L* a* b* DL* Da* Db* DE* TSR
黑色 10C912 24.8 1.9 0.8 - - - - 24.5
75% BK10C912 和 25% 蓝色 385 25.1 1.4 -1.1 0.3 -0.5 -1.9 2.0 18.1
75% BK10C912 和 25% YInMn 蓝 25.4 1.5 -2.3 0.6 -0.4 -3.1 3.2 24.7

虽然添加任何一种蓝色都会产生更多的黑色喷射色调,但使用 YInMn Blue 制作的涂料仍具有较高的 TSR 值。在您的 Arctic 红外反射颜料工具箱中,能够获得更多中性色调的红外反射黑是一个很好的工具。下图显示了从左侧的 100% 红外黑(含 0% 蓝)到右侧的 100% 蓝(含 0% 红外黑)的完整范围。您可以看到,代表钴蓝与红外黑混合颜料的那条线由于钴在红外线中的吸收带而出现了明显的凹陷。红外黑和铟锰蓝的混合物更接近于两种颜料的 masstone TSR 的理论混合物,因为两种颜料之间的拮抗吸收较少。

全光谱解决方案

YInMn Blue 是一种有趣的颜料,不仅因为它具有可见光特性,还因为它具有不可见的红外特性。它可以为油漆和涂料生产商带来更冷艳、更美观的色彩,满足建筑外围护结构在规范、法规和返利计划方面的严格要求,从而提高可持续发展能力。世界上大多数最大的涂料公司都在测试 YInMn Blue 样品,以满足此类应用的要求。更多信息,请访问https://shepherdcolor.wpengine.com/YInMn/

颜料之美不仅体现在颜色上。

    1. 另一种说法是将这些颜料称为陶瓷材料。它们在某种程度上也是半导体。它们通常被称为 CICPs(复合无机颜料)。
    2. 确切的太阳光谱取决于纬度、一天中的时间、季节、空气中的微粒和云层。一个粗略的近似值是,太阳能量的一半在可见光中,一半在近红外中,还有百分之几在紫外线中。LBNL 的 Ronnen Levinson(等人)撰写的论文中介绍了为建筑产品应用中的热积聚建模而定义太阳光谱的进一步研究。(资料来源)。
    3. 太阳全反射值是在典型的预涂金属(卷材涂层)PVDF/丙烯酸涂层系统上,在铬化底漆和镀铝锌基材上测得的。涂层相当薄,约 20 微米,基材对 TSR 读数有影响。较厚(或颜料含量较高)的涂层和/或覆盖在白色(红外反射)基材上的涂层可以获得较高的 TSR 读数。面板之间的相对差异仍然相似。该测试表明了颜料在潜在商业用途中的性能。
    4. 深蓝色的色调并不完全相同,YInMn Blue 的颜色稍浅,但也更蓝。我们希望展示颜料混合后的效果,而不试图增加复杂性,让彼此的颜色完全匹配。