Пояснення: «найбіліша» фарба, яка може відбивати 99 відсотків сонячного світла

Дослідники кажуть, що будівлі, покриті цією фарбою, можуть охолодити їх достатньо, щоб зменшити потребу в кондиціонуванні повітря.

Дослідники з Purdue Xiulin Ruan (ліворуч) і Joseph Peoples використовують інфрачервону камеру для порівняння ефективності охолодження зразків білої фарби на даху. (Фото університету Пердью/Джаред Пайк)

Інженери з Університету Пердью в США створили те, що вони називають найбілішою фарбою. Дослідники кажуть, що будівлі, покриті цією фарбою, можуть охолодити їх достатньо, щоб зменшити потребу в кондиціонуванні повітря.

Інформаційний бюлетень| Натисніть, щоб отримати найкращі пояснення за день у папку 'Вхідні'.

Яка найбіліша фарба?

Команда дослідників з університету створила ультра-білу фарбу в жовтні, розсуваючи межі того, якою може бути біла фарба. Цей старий склад був виготовлений з карбонату кальцію, а новий — із сульфату барію, що робить його більш білим.

Новіша фарба біліша і зберігає поверхні, на яких вона нанесена, прохолоднішими, ніж попередній склад. Якщо ця нова фарба була використана для покриття даху площею 1000 квадратних футів, вона могла б отримати потужність охолодження 10 кіловат, сказала команда.

Більшість духовок споживає близько 2,3 кіловат для роботи протягом години, а кондиціонер із сезонним коефіцієнтом енергоефективності 3 тонни 12 (SEER) використовує близько 3 кіловат для роботи протягом години.

Команда також стверджує, що ця фарба може бути найближчим еквівалентом найчорнішої чорної фарби Vantablack, яка здатна поглинати до 99,9% видимого світла.

У прес-релізі, опублікованому Університетом Перд’ю, зазначається, що типова комерційна біла фарба стає теплішою, а не холоднішою, і що доступні на ринку фарби, які призначені для захисту від тепла, відбивають лише 80-90 відсотків сонячного світла, а отже, вони не можуть виробляти. поверхні холодніше, ніж їх оточення.

Інформаційний бюлетень| Натисніть, щоб отримати найкращі пояснення за день у папку 'Вхідні'.

Але спочатку, як ми бачимо кольори і що визначає, чи колір поглинає чи відбиває світло?

Щоб зрозуміти, як це працює, потрібно зазначити, що щоразу, коли об’єкт бачить око, це відбувається через сонячне світло або штучне світло в кімнаті. Цей світильник складається з семи різних кольорів (фіолетовий, індиго, синій, зелений, жовтий, оранжевий і червоний або VIBGYOR). Зокрема, світло складається з хвиль різних кольорів.

Якщо людина дивиться на диван зеленого кольору, це пов’язано з тим, що тканина або матеріал, з якого він виготовлений, здатний поглинати всі кольори, крім зеленого. Це означає, що молекули тканини відображають зелені довжини хвиль, які бачить око. Тому колір будь-якого предмета або речі визначається довжиною хвилі, яку молекули не здатні поглинати. Це означає, що будь-яка довжина хвилі кольору, яка не поглинається об’єктом, буде кольором, який бачить око.

Наприклад, якщо людина дивиться на миску з ванільним морозивом або звичайну білу стінку, то це тому, що молекули, які входять до їх складу, не поглинають жодної з довжин хвиль світла. Це означає, що весь спектр цих кольорових довжин хвиль, якщо відбити від поверхні, призводить до білого кольору, який помічає око.

Від чого залежить, яка довжина хвилі світла буде відбиватися і поглинатися?

Це залежить від того, як влаштовані електрони в атомі (будівельний блок життя, атом складається з електронів, протонів і нейтронів. Ці три частинки складають все у відомому Всесвіті від гір, планет, людей до піци та торта ). Навпаки, якщо об’єкт чорний, то це тому, що він поглинув усі довжини хвиль, і тому світло від них не відбивається. Це є причиною того, що темніші об’єкти, в результаті поглинаючи всі довжини хвилі, мають тенденцію нагріватися швидше (під час поглинання світлова енергія перетворюється в теплову).

Отже, що робить фарбу такою білою?

Є дві особливості, одна – висока концентрація фарби хімічної сполуки під назвою сульфат барію, яка також використовується для виготовлення фотопаперу та косметики білого кольору. Друга особливість полягає в тому, що команда використовувала частинки цієї хімічної сполуки різного розміру, що означає, що різні розміри розсіюють різну кількість світла. Таким чином, різний розмір частинок суміші гарантує, що фарба може розсіювати більшу частину світлового спектру від сонця.

У прес-релізі сказано, що є трохи місця, щоб зробити фарбу білішою, але не так багато без шкоди для фарби. Це пояснюється тим, що, хоча більшу концентрацію частинок можна використовувати, щоб зробити щось біліше, змінюючи цю концентрацію або надто вищою, фарбі легше ламатися або відшаровуватися.

Важливо, що оскільки фарба настільки біла, дослідники продемонстрували на відкритому повітрі, що фарба може зберігати поверхні на 19 градусів за Фаренгейтом прохолодніше, ніж навколишнє середовище вночі. Він також може охолоджувати поверхні на 8 градусів за Фаренгейтом нижче їхнього оточення під впливом сильного сонячного світла протягом полудня.

Дослідження є результатом шести років досліджень, які базуються на спробах розробити радіаційну охолоджувальну фарбу як можливу альтернативу традиційним кондиціонерам, що йдуть у 1970-ті роки. Команда перевірила сотні різних матеріалів, звузила їх до десяти і протестувала близько 50 різних рецептур для кожного матеріалу.

Поділіться Зі Своїми Друзями: