Najbielsza farba na świecie farba teraz cieńsza niż kiedykolwiek
Purdue UniversityZaprezentowana w tegorocznym wydaniu Guinness World Records i "The Late Show With Stephen Colbert" najbielsza farba na świecie utrzymuje powierzchnie tak chłodne, że mogłaby zmniejszyć zapotrzebowanie na klimatyzację. Teraz naukowcy z Purdue University, którzy stworzyli taką farbę, opracowali nową jej formułę, która jest cieńsza i lżejsza – idealna do odbijania ciepła z samochodów, pociągów i samolotów.
– Kontaktowali się ze mną wszyscy, od producentów statków kosmicznych, przez architektów, po firmy produkujące ubrania i buty – powiedział Xiulin Ruan, profesor inżynierii mechanicznej z Purdue i twórca farby. – Przeważnie mieli dwa pytania: Gdzie mogę ją kupić i czy można zrobić ją cieńszą?
Oryginalna najbielsza farba świata wykorzystywała nanocząsteczki siarczanu baru do odbijania 98,1% światła słonecznego, chłodząc powierzchnie zewnętrzne o ponad 4,5°C poniżej temperatury otoczenia. Dach pokryty taką farbą mógłby zasadniczo doprowadzić do sytuacji, w której można byłoby chłodzić dom przy mniejszym zapotrzebowaniu na klimatyzację. Ale istnieje pewien problem.
– Aby osiągnąć ten poziom chłodzenia radiacyjnego poniżej temperatury otoczenia, musieliśmy zastosować warstwę farby o grubości co najmniej 400 mikronów – powiedział Ruan. – To jest w porządku, jeśli malujesz solidną stacjonarną strukturę, taką jak dach budynku. Ale w zastosowaniach, które mają precyzyjne wymagania dotyczące rozmiaru i wagi, farba musi być cieńsza i lżejsza.
Dlatego zespół Ruana zaczął eksperymentować z innymi materiałami, przesuwając granicę zdolności materiałów do rozpraszania światła słonecznego. Ich najnowsza formuła to nanoporowata farba, która zawiera jako pigment heksagonalny azotek boru, substancję używaną głównie w smarach. Ta nowa farba osiąga prawie taki sam poziom odbicia światła słonecznego (97,9%) przy użyciu tylko jednej 150-mikronowej warstwy farby.
– Heksagonalny azotek boru ma wysoki współczynnik załamania światła, co prowadzi do silnego rozpraszania światła słonecznego – powiedział Andrea Felicelli, doktorant Purdue z inżynierii mechanicznej. – Cząstki tego materiału mają również unikalną morfologię, którą nazywamy nanopłatkami.
Ioanna Katsamba, inna doktorantka inżynierii mechanicznej w Purdue, przeprowadziła symulacje komputerowe, aby zrozumieć, czy morfologia nanopłatków oferuje jakiekolwiek korzyści.
– Modele pokazały nam, że nanopłatki są bardziej skuteczne w odbijaniu promieniowania słonecznego niż sferyczne nanocząstki stosowane w poprzednich farbach chłodzących – powiedziała Katsamba.
Farba zawiera również puste przestrzenie powietrza, co czyni ją wysoce porowatą w nanoskali. Ta mniejsza gęstość, wraz z cienkością, zapewnia kolejną ogromną korzyść: zmniejszoną wagę. Nowa farba waży 80% mniej niż farba z siarczanu baru, a mimo to osiąga niemal identyczny współczynnik odbicia światła słonecznego.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Poprzednia iteracja (po lewej) wymagała warstwy o grubości 0,4 milimetra, aby uzyskać chłodzenie promieniowe poniżej otoczenia. Nowa formuła może osiągnąć podobne chłodzenie przy warstwie o grubości zaledwie 0,15 milimetra. Jest ona wystarczająco cienka i lekka, aby jej efekty chłodzenia promieniowego można było zastosować w pojazdach, takich jak samochody, pociągi i samoloty.
– Ta niewielka waga otwiera drzwi do wszelkiego rodzaju zastosowań – powiedział George Chiu, profesor inżynierii mechanicznej z Purdue i ekspert w dziedzinie druku atramentowego. – Teraz ta farba ma potencjał, aby chłodzić zewnętrzne części samolotów, samochodów lub pociągów. Samolot stojący na płycie lotniska w gorący letni dzień nie będzie musiał tak mocno uruchamiać klimatyzacji, aby schłodzić wnętrze, co pozwoli zaoszczędzić duże ilości energii. Statki kosmiczne również muszą być tak lekkie, jak to tylko możliwe, a ta farba może być tego częścią.
– Jesteśmy w tej chwili w trakcie rozmów, aby ją skomercjalizować – dodaje Ruan.– Jest jeszcze kilka kwestii, którymi trzeba się zająć, ale postępy są czynione.
Tak czy inaczej, naukowcy z Purdue cieszą się na to, co farba może osiągnąć.
– Użycie tej farby pomoże schłodzić powierzchnie i znacznie zmniejszy zapotrzebowanie na klimatyzację - wyjaśnia Ruan. – To nie tylko oszczędza pieniądze, ale zmniejsza zużycie energii, co z kolei zmniejsza emisję gazów cieplarnianych. I w przeciwieństwie do innych metod chłodzenia, ta farba wypromieniowuje całe ciepło w głęboką przestrzeń, co również bezpośrednio schładza naszą planetę. To dość niesamowite, że farba może zrobić to wszystko.
Źródło: Purdue University
