Az ultrafehér festék 10 fokkal hűti a felületeket

A Purdue Egyetem kutatói bemutatták az eddigi legfehérebb festékkészítményt, amely a napfény akár 98,1%-át is visszaveri, és csökkentheti az energiaigényes légkondicionálók szükségességét.

a napfény akár 98,1%-át is visszaveri

A jövő épületeinek tetejét és egyéb felületeit ultrafehér festékkel vonhatják be, ami segíthet csökkenteni a globális felmelegedés és a városi hőszigethatás hatásait - az Indiana állambeli Purdue Egyetemen kifejlesztett új passzív hűtési technológiának köszönhetően. Az áttörés ebben a hónapban jelenik meg az ACS Applied Materials & Interfaces című folyóiratban. Ha ezzel a festékkel egy körülbelül 1000 négyzetméteres tetőfelületet fednénk le, becsléseink szerint 10 kilowatt hűtési teljesítményt érhetnénk el.

Ez nagyobb teljesítmény, mint a legtöbb házban használt központi légkondicionálóké" - mondta Xiulin Ruan, a Purdue gépészmérnöki karának professzora. A kutatók úgy vélik, hogy a fehérnek ez az árnyalata a legfeketébb fekete - az úgynevezett "Vantablack" - polárisan ellentétes megfelelője lehet, amely a látható fény akár 99,9%-át is elnyeli.

A Purdue csapat által tavaly októberben kifejlesztett korábbi változat a napfény 95,5%-át verte vissza. Ez a legújabb változat azonban még hatékonyabb, akár 98,1%-ot is visszavert, és még hűvösebbé teszi a felületeket. A tipikus kereskedelmi fehér festék inkább melegebbé, mint hűvösebbé válik. A piacon kapható, a hő visszaverésére tervezett festékek a napfénynek csak 80%-90%-át verik vissza, és nem tudják a felületeket hűvösebbé tenni, mint a környezetüket.

A Purdue-csapat festékének két jellemzője adja a rendkívüli fehérséget. Az egyik a bárium-szulfát nevű kémiai vegyület nagyon magas koncentrációja, amelyet a fotópapír és a kozmetikumok fehérré tételéhez is használnak. Különböző kereskedelmi termékeket néztünk meg - alapvetően mindent, ami fehér - mondta Xiangyu Li, a Massachusetts Institute of Technology posztdoktori kutatója, aki a projektben közreműködött.

Azt találtuk, hogy a bárium-szulfát használatával elméletileg nagyon-nagyon fényvisszaverővé lehet tenni a dolgokat, ami azt jelenti, hogy nagyon-nagyon fehérek lesznek."

A második jellemző az, hogy a bárium-szulfát részecskék mind különböző méretűek. Az, hogy az egyes részecskék mennyire szórják a fényt, a méretüktől függ - így a részecskeméretek szélesebb skálája lehetővé teszi, hogy a festék a Nap fényspektrumának nagyobb részét szórja.

A szintén különböző méretű részecskék magas koncentrációja adja a festék legszélesebb spektrumú szórását, ami hozzájárul a legmagasabb fényvisszaverő képességhez" - magyarázta Joseph Peoples, a Purdue gépészmérnöki karának PhD-hallgatója. A festék fehérsége is a leghűvösebbé teszi a rekordot. A csapat nagy pontosságú hőmérsékletmérő berendezések, úgynevezett termoelemek segítségével a szabadban demonstrálta, hogy a festék éjszaka 10,6 °C-kal (19 °F) hűvösebbé tudja tenni a felületeket, mint a környezetük.

Erős napsütésben, a déli órákban pedig 4,5 °C-kal (8,1 °F) a környezetük alatt tudja hűteni a felületeket. Még a tél közepén is működik. Egy 6°C-os (43°F) környezeti hőmérsékletű kültéri teszt során a festéknek még így is sikerült 10°C-kal (18°F) csökkentenie a minta hőmérsékletét. A tudósok már az 1970-es évek óta próbálkoznak a hagyományos légkondicionálók alternatívájaként sugárzó hűtőfesték kifejlesztésével.

A Purdue csapatának legújabb áttöréséhez hat évnyi kutatásra volt szükség, amely a korábbi évtizedek eredményeire épült. Miután több mint 100 különböző anyagot vizsgáltak, leszűkítették a kört 10-re, majd minden egyes anyag esetében mintegy 50 különböző összetételt teszteltek. Végül azonosították a bárium-szulfátot. Az új festék előállításához használt technika kompatibilis a kereskedelmi festékgyártási eljárásokkal.

A légkondicionálók és az elektromos ventilátorok használata a hűtés érdekében már ma is a világ épületeiben felhasznált összes villamos energia körülbelül egyötödét teszi ki, ami a mai villamosenergia-fogyasztás 10%-át jelenti. A Nemzetközi Energiaügynökség előrejelzése szerint ez az energiaigény 2050-re megháromszorozódik, mivel a fejlődő országokban javulnak a jövedelmek és az életszínvonal, miközben a globális átlaghőmérséklet is emelkedik.

A különösen forró régiókban, például Indiában, a légkondicionálók használata majdnem megötszöröződhet. Az olyan passzív hűtési megoldások, mint a Purdue-ban kifejlesztett fehér festék, segíthetnek csökkenteni ezt az igényt, alacsonyabb környezeti hőmérsékletet és fenntarthatóbb épületek új generációját hozva létre a jövőben.

#a-napfeny-akar-98,1%-at-is-visszaveri

By Admin, 2021/10/12