ruua

Учёные создали самую белую краску в мире, отражающую 98% света


Новая формула белой краски дала ей белейший белый цвет. Она отражает 98,1% всего падающего на него света, оставаясь значительно холоднее, чем температура окружающей среды, даже когда находится на ярком солнечном свете.

По словам её изобретателей, при использовании для покрытия зданий, она могла бы помочь в борьбе с глобальным потеплением, уменьшив нашу зависимость от кондиционирования воздуха с использованием электричества — привычки, которая усугубляет климатический кризис.

Самая белая краска в мире отражает 98,1% света, помогая в борьбе с изменением климата
Сюлин Жуань держит образец краски. Изображение: Purdue University/Jared Pike

«Мы оценили, что если использовать эту краску для покрытия крыши площадью около 92,9 квадратных метров, то можно получить охлаждающую мощность в 10 киловатт, — заявил инженер-механик Сюлин Жуань из Университета Пердью. — Эта мощность больше мощности центральных кондиционеров, используемых в большинстве домов».

Работа команды основана на краске, которую они разработали в прошлом году, достигшей рекордного на тот момент показателя отражения в 95,5%. По словам учёных, новая формула значительно приближает их творение к тому, чтобы стать настоящим аналогом Vantablack — черного пигмента, который поглощает до 99,965% видимого света.

Vantablack имеет свои собственные применения, но инженеры и материаловеды стремятся получить ультраотражающую белую краску из-за ее потенциальных охлаждающих способностей, ведь существующие коммерчески доступные светоотражающие краски, например, краска из диоксида титана, не могут достичь более низких, чем их окружение, температур.

Для разработки новой краски учёные искали белые материалы с высокой отражающей способностью. Их предыдущая краска была сделана из частиц карбоната кальция, химического соединения, содержащегося в меле, известняке и мраморе, взвешенных в среде акриловой краски.

Для своей новой формулы они обратились к сульфату бария, который встречается в природе в виде минерального барита и обычно используется в качестве пигмента в белой краске.

Самая белая краска в мире отражает 98,1% света, помогая в борьбе с изменением климата
Изображение: Purdue University

«Мы изучили различные коммерческие продукты, в основном все белые, — сказал инженер-механик Сянью Ли из Массачусетского технологического института, ранее работавший в Университете Пердью. — Мы обнаружили, что с помощью сульфата бария теоретически можно сделать вещи действительно действительно отражающими, а это означает, что они действительно реально белые».

Уловка заключается в размере и концентрации частиц. Диапазон различных размеров частиц сульфата бария позволяет краске рассеивать максимальное количество света и, конечно же, чем больше сульфата бария, тем больше света он может отражать. Однако есть предел, когда слишком большое количество сульфата бария может нарушить целостность краски, делая ее хрупкой и шелушащейся при высыхании.

Поэтому оптимальная концентрация сульфата бария в акриловой среде составила около 60%.

Во время полевых испытаний команда обнаружила, что их окрашенная поверхность стабильно сохраняла более низкую температуру, чем температура окружающей среды — по крайней мере на 4,5 градуса Цельсия, достигая средней охлаждающей способности 117 Вт на квадратный метр. Эти показатели поддерживались даже в разгар зимы.

Самая белая краска в мире отражает 98,1% света, помогая в борьбе с изменением климата
Фото в оптическом свете слева и в инфракрасном свете справа, показывает, насколько холоднее окрашенная поверхность (квадрат посередине) поверхности вокруг нее. Изображение: Purdue University/Joseph Peoples

Для сравнения: краска на основе карбоната кальция, созданная командой, имела температуру поверхности более чем на 1,7 градуса Цельсия ниже температуры окружающей среды в полдень и охлаждающую способность 37 Вт на квадратный метр, поэтому несколько дополнительных процентов отражающей способности краски на основе сульфата бария имеют существенное значение.

И хотя из-за ограничений материалов краска на основе сульфата бария вряд ли станет намного более отражающей, чем достигнутые показатели, она всё же может изменить мир к лучшему.

Ведь кондиционирование воздуха нагнетает тепло в атмосферу Земли множеством способов, включая выталкивание горячего воздуха из зданий, тепло работы машин и электричество, вырабатываемое обычно из ископаемого топлива, которое питает их, что способствует выбросам углекислого газа.

Ученые ищут метод пассивного излучающего охлаждения с 1970-х годов. И эта краска на основе сульфата бария работает, она надежна и довольно легко может производиться в промышленных масштабах. Команда подала заявку на патент и надеется, что их изобретение скоро может стать обычным явлением.