EkologiaKlimat

Farba, która może pomóc w walce o klimat

Zdjęcie: net

Nowa formuła białej farby dała nam najbielszą biel. Odbija oszałamiające 98,1 procent całego światła, które go uderza, pozostając znacznie chłodniejszym niż temperatura otoczenia, nawet gdy siedzisz w pełnym słońcu.

Wynalazcy twierdzą, że farba użyta do powlekania budynków może pomóc w walce z globalnym ociepleniem, zmniejszając naszą zależność od elektrycznie zasilanej klimatyzacji, która to nawyk pogłębia kryzys klimatyczny.

„Jeśli miałbyś użyć tej farby do pokrycia dachu o powierzchni około 1000 stóp kwadratowych [92,9 metrów kwadratowych], szacujemy, że mógłbyś uzyskać moc chłodzenia rzędu 10 kilowatów” – powiedział inżynier mechanik Xiulin Ruan z Purdue University.

„To mocniejsze niż centralne klimatyzatory używane w większości domów”.

Praca zespołu opiera się na farbie, którą opracowali w zeszłym roku, która osiągnęła rekordowy wówczas współczynnik odbicia wynoszący 95,5%. Zespół powiedział, że nowa formuła znacznie przybliża go do bycia prawdziwym odpowiednikiem Vantablack, czarnego pigmentu, który pochłania do 99,965% światła widzialnego.

Poniższy obraz, w świetle optycznym po lewej i podczerwieni po prawej, pokazuje, o ile chłodniejsza jest pomalowana powierzchnia niż powierzchnia wokół niej.

Vantablack ma swoje własne zastosowania, ale inżynierowie i materiałoznawcy od jakiegoś czasu gonią za ultrarefleksyjną białą farbą ze względu na jej potencjalne właściwości chłodzące. Odblaskowe farby chłodzące są już dostępne na rynku, podobnie jak farba z dwutlenkiem tytanu, ale nie są w stanie osiągnąć niższych temperatur niż ich otoczenie.

Aby opracować nową farbę, naukowcy szukali wysoce odblaskowych białych materiałów. Ich poprzednia farba składała się z cząstek węglanu wapnia – związku chemicznego występującego w kredzie, wapieniu i marmurze – zawieszonych w medium farby akrylowej.

W swojej nowej formule zwrócili się do siarczanu baru, występującego naturalnie jako mineralny baryt i powszechnie używanego jako pigment w białej farbie.

„Przyjrzeliśmy się różnym produktom komercyjnym, w zasadzie wszystkim, co jest białe”, powiedział inżynier mechanik Xiangyu Li z Massachusetts Institute of Technology, dawniej w Purdue.

„Odkryliśmy, że używając siarczanu baru można teoretycznie sprawić, że rzeczy będą naprawdę, naprawdę odblaskowe, co oznacza, że są naprawdę, naprawdę białe”.

Sztuczka tkwi w wielkości i stężeniu cząstek. Szereg różnych rozmiarów cząstek siarczanu baru pozwala farbie rozpraszać maksymalną ilość światła i oczywiście im więcej jest siarczanu baru, tym więcej światła może odbijać. Istnieje jednak punkt, w którym zbyt duża ilość siarczanu baru może naruszyć integralność farby, powodując jej kruchość i łuszczenie się po wyschnięciu.

Słodki punkt, jak odkryli naukowcy, to stężenie około 60 procent siarczanu baru w akrylowym podłożu.


Xiulin Ruan trzymający próbkę farby. (Uniwersytet Purdue/Jared Pike)

Podczas testów terenowych zespół odkrył, że ich pomalowana powierzchnia stale utrzymywała się w temperaturze niższej niż temperatura otoczenia o co najmniej 4,5 stopnia Celsjusza, osiągając średnią moc chłodzenia 117 watów na metr kwadratowy. Utrzymywał to nawet w środku zimy.

Dla porównania, farba węglanu wapnia zespołu miała temperaturę powierzchni w południe przekraczającą 1,7 stopnia Celsjusza poniżej temperatury otoczenia i moc chłodzenia 37 watów na metr kwadratowy – więc kilka dodatkowych procent współczynnika odbicia farby z siarczanu baru zrobiło znaczącą różnicę.

Ze względu na ograniczenia materiałów, farba z siarczanem baru prawdopodobnie nie może być o wiele bardziej odblaskowa, ale to, co udało się osiągnąć zespołowi, może zmienić świat na lepsze.

Klimatyzacja wtłacza ciepło do ziemskiej atmosfery na wiele sposobów, w tym wypychając gorące powietrze z budynków, ciepło podczas pracy maszyn i energię elektryczną wytwarzaną zwykle z paliw kopalnych, która je napędza, co przyczynia się do emisji dwutlenku węgla (CO2).

Naukowcy poszukują metody pasywnego chłodzenia radiacyjnego od lat siedemdziesiątych. Ta farba z siarczanu baru działa, jest niezawodna i może być łatwo produkowana komercyjnie. Zespół złożył wniosek patentowy i ma nadzieję, że farba wkrótce trafi do powszechnego użytku.

Wyniki badań opublikowano w ACS Applied Materials & Interfaces.

irme.pl

Źródło: science alert