Culoarea mai albă este aici și este mai rece – poate ajuta la reducerea încălzirii globale

Xiulin Ruan, profesor de inginerie mecanică la Universitatea Purdue, își testează laboratorul de vopsea văruită. Credit: Universitatea Purdue / Jared Pike

Noua formulare de vopsea poate ajuta clădirile să se bazeze mai puțin pe aerul condiționat.

Într-un efort de a stopa încălzirea globală, inginerii Universității Purdue au creat cea mai albă vopsea de până acum. Acoperirea clădirilor cu această vopsea într-o zi le poate calma suficient pentru a reduce nevoia de aer condiționat, spun cercetătorii.

În octombrie, echipa a creat o vopsea ultra-albă care a depășit limitele cât de mult poate fi vopseaua albă. Acum au depășit-o. Vopseaua mai nouă nu este doar mai albă, dar poate păstra și suprafețe mai reci decât formularea pe care cercetătorii o demonstraseră anterior.

„Dacă ar fi să folosiți această vopsea pentru a acoperi o suprafață a acoperișului de aproximativ 1.000 de metri pătrați, estimăm că ați putea obține o putere de răcire de 10 kilowați. Acest lucru este mai puternic decât aparatele de aer condiționat centrale utilizate de majoritatea caselor ”, a declarat Xiulin Ruan, profesor de inginerie mecanică Purdue.

Cercetătorii cred că acest alb poate fi cel mai apropiat echivalent cu cel mai întunecat negru, „Vantablack”, care absoarbe până la 99,9% din lumina vizibilă. Noua formulare de cerneală mai albă reflectă până la 98,1% din lumina soarelui – comparativ cu 95,5% din lumina soarelui reflectată de cerneala ultra-albă anterioară a cercetătorilor – și trimite căldura în infraroșu departe de o suprafață în același timp.

Culoare albă cu infraroșu

O cameră cu infraroșu arată cum o mostră de cerneală mai albă (pătrat purpuriu închis în mijloc) răcește, de fapt, placa sub temperatura ambiantă, lucru pe care nici vopselele comerciale „rezistente la căldură” nu le fac. Credit: Universitatea Purdue / Joseph People

Vopseaua tipică comercială albă devine mai caldă decât proaspătă. Vopselele de pe piață care sunt create pentru a respinge căldura reflectă doar 80% -90% din lumina soarelui și nu pot face suprafețele mai răcoroase din împrejurimile lor mai răcoroase.

Lucrarea de cercetare a echipei care arată cum funcționează cerneala a fost publicată pe 15 aprilie 2021, ca copertă a revistei Materiale și interfețe aplicate ACS.

Ceea ce face ca cea mai albă vopsea să fie atât de albă

Două caracteristici conferă vopselei albul său extrem. Una dintre acestea este concentrația foarte mare de cerneală din compoziția chimică numită sulfat de bariu, care este, de asemenea, utilizată pentru albirea hârtiei foto și a produselor cosmetice.

„Ne-am uitat la diferite produse comerciale, practic tot ce este alb”, a declarat Xiangyu Li, cercetător postdoctoral la Massachusetts Institute of Technology, care a lucrat la proiect ca Purdue Ph.D. student în laboratorul lui Ruan. „Am constatat că, folosind sulfatul de bariu, teoretic ai putea face lucrurile cu adevărat, cu adevărat reflectante, ceea ce înseamnă că sunt foarte, foarte albe.”

A doua caracteristică este că particulele de sulfat de bariu au dimensiuni diferite în vopsea. Cât de mult dispersează fiecare particulă de lumină în funcție de dimensiunea sa, astfel încât o gamă mai largă de dimensiuni ale particulelor permite cernelii să împrăștie mai mult spectru de lumină de la soare.

„O concentrație ridicată de particule, care sunt, de asemenea, de diferite dimensiuni conferă vopselei cea mai largă distribuție spectrală, ceea ce contribuie la cea mai mare reflectare”, a spus Joseph Peoples, un doctorat Purdue. student la inginerie mecanică.

Există puțin spațiu pentru a face vopseaua mai albă, dar nu prea mult fără a deteriora vopseaua.

„Deși o concentrație mai mare de particule este mai bună pentru a face ceva alb, nu puteți crește foarte mult concentrația. “Cu cât este mai mare concentrația, cu atât este mai ușor ca vopseaua să se descompună sau să se dezlipească.”

Cât de albă este vopseaua și mai rece

Albul cernelii înseamnă, de asemenea, că cerneala este cea mai rece înregistrată. Utilizare ridicatăprecizie dispozitivele de citire a temperaturii numite termocupluri, cercetătorii au demonstrat în exterior că vopseaua poate deține suprafețe de 19 grade Fahrenheit mai rece decât mediul lor ambiental pe timp de noapte. De asemenea, poate răci suprafețe la 8 grade Fahrenheit sub mediul lor sub lumina puternică a soarelui în timpul orelor de prânz.

Reflectarea cernelii solare este atât de eficientă, încât a funcționat chiar și în mijlocul iernii. În timpul unui test în aer liber cu o temperatură ambientală de 43 grade Fahrenheit, vopseaua a reușit din nou să scadă temperatura eșantionului cu 18 grade Fahrenheit.

Această vopsea albă este rezultatul a șase ani de cercetări bazate pe eforturile care datează din anii 1970 de a dezvolta vopsea de răcire radiantă ca alternativă viabilă la aparatele de aer condiționat tradiționale.

Laboratorul lui Ruan a analizat peste 100 de materiale diferite, le-a redus la 10 și a testat aproximativ 50 de formulări diferite pentru fiecare material. Vopseaua lor cea mai albă anterioară a fost o formulare făcută din carbonat de calciu, un compus din sol abundent care se găsește în mod obișnuit în roci și scoici.

Cercetătorii au arătat în studiul lor că vopseaua comercială, vopseaua pe bază de sulfat de bariu poate trata potențial afecțiunile externe. Tehnica pe care cercetătorii au folosit-o pentru a crea cerneala este, de asemenea, compatibilă cu procesul comercial de fabricare a cernelii.

Referință: “Ultrawhite BaSO4 Radiant Cooling Paints and Films Outstanding Subambient of the Day ”de Xiangyu Li, Joseph Peoples, Peiyan Yao și Xiulin Ruan, 15 aprilie 2021, Materiale și interfețe aplicate ACS.
DOI: 10.1021 / acsami.1c02368

Cererile de brevet de invenție pentru această formulare de vopsea au fost depuse prin intermediul Biroului de comercializare a tehnologiei din cadrul Fundației de cercetare Purdue. Această cercetare a fost susținută de Centrul de Cercetare a Tehnologiei de Refrigerare de la Universitatea Purdue și de Biroul de Cercetare a Forțelor Aeriene prin Programul de Instrumentare pentru Cercetarea Universității de Apărare (Grant nr.427 FA9550-17-1-0368). Cercetarea a fost realizată la laboratoarele Purdue și Ray W. Herrick Flex și la Centrul de nanotehnologie Birck Park Detection Park.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.