Naukowcy opracowali białą farbę, która odbija tak wiele promieni Słońca, że może schładzać ściany budynków poniżej temperatury otoczenia i to przy pełnym nasłonecznieniu. Nowy wynalazek jest tani w produkcji i może być wytwarzany przy wykorzystaniu powszechnie stosowanych technologii. Badacze już znajdują dziesiątki zastosowań dla tej niezwykłej farby, choć do wprowadzenia jej na rynek minie jeszcze nieco czasu.
Nowa, superbiała farba odbija 95,5 proc. światła słonecznego. Technologie stosowane do tej pory pozwalały na uzyskanie koloru, który odbijał około 80-90 proc. Promieni słonecznych. Jednak dotychczas żadna farba nie była w stanie obniżyć temperatury budynku poniżej temperatury otoczenia .
Nowe badania zostały opublikowane na łamach „Cell Reports Physical Science”.
Taka technologia sprawia, że świat jaki znamy może ulec zmianie. Współcześnie w regionach o gorącym klimacie najpowszechniejszą metodą schładzania pomieszczeń w budynkach jest stosowanie klimatyzatorów, które przekazują ciepło z wnętrza na zewnątrz. Systemy te wymagają znacznych ilości energii, emitują nadmiar ciepła, które przekształca miasta w "wyspy ciepła" i przyczyniają się do kryzysu klimatycznego.
Dlatego od kilkudziesięciu lat naukowcy poszukiwali farby, która odbijałaby jak najwięcej promieni Słońca. Stosowano w tym celu różne technologie: szkło, tlenki tytanu, teflon. Choć efekty były obiecujące, to żadnego rozwiązania nie można było jednak wykorzystać komercyjnie. Tym razem nowa technologia chłodzenia może być stosowana w komercyjnych farbach. Zdaniem badaczy mogą być one nawet tańsze w produkcji, niż dotychczas.
- Wyzwaniem było opracowanie rozwiązania, które obniży temperaturę ścian budynku, poniżej temperatury otoczenia, nawet przy pełnym nasłonecznieniu - mówi główny autor odkrycia prof. Xiulin Ruan ze School of Mechanical Engineering na Uniwersytecie Purdue w Indianie. – Chcieliśmy, aby powstała jednowarstwowa, niezawodna farba, z odpowiednią matrycą cząsteczkową. Taka farba chłodziłaby budynki opierając się na zjawiskach fizycznych, co miałoby ogromne znaczenie dla spowolnienia globalnego ocieplenia – dodaje naukowiec.
Do opracowania farby, która umożliwiłaby chłodzenie budynków poniżej temperatury otoczenia Ruan i jego współpracownicy użyli wypełniaczy na bazie węglanu wapnia, który pochłania mniej światła ultrafioletowego i obficie występuje na Ziemi. Dzięki temu technologia jest tańsza. Naukowcy wykorzystali również wysoką koncentrację cząsteczek na poziomie 60 proc., a także wykorzystali cząsteczki różnej wielkości, co pomaga rozpraszać różne długości fal. Wszystko to zwiększyło zdolność farby do rozpraszanie światła słonecznego.
Naukowcy przeprowadzili demonstrację, aby pokazać jak dobrze te modyfikacje zwiększyły zdolność farby do odbijania promieni słonecznych. Testy prowadzono przez dwa dni w West Lafayette w stanie Indiana. Farba sprawiła, że ściana budynku pozostawała chłodniejsza od temperatury otoczenia o 1,7 stopni Celsjusza w środku dnia oraz aż o 10 st. w nocy. Naukowcy wykazali, że moc chłodzenia farby przekroczyła 37W/m2 w warunkach bezpośredniego nasłonecznienia.
Następnie Ruan i jego zespół przeprowadzili drugi test, w którym porównali działanie ich wynalazku z komercyjną farbą dostępną na rynku. Kamera na podczerwień wskazała, że farba akrylowa na bazie węglanu wapnia była w stanie utrzymać niższą temperaturę w świetle słonecznym, niż jej komercyjny odpowiednik.
Ruan przekonuje, że nowa technologia może być wykorzystywana m.in. w budownictwie mieszkalnym i komercyjnym, dzięki czemu spadną koszty chłodzenia budynków. Farby można użyć również do chłodzenia centrów danych, magazynów, samochodów, zewnętrznych układów elektrycznych i telekomunikacyjnych. Farba może mieć też zastosowania wojskowe.
- Farba może nawet pomóc w zwalczaniu zmian klimatycznych, ponieważ odbija światło słoneczne i wypromieniowuje ciepło w przestrzeń - mówi Ruan.
Teraz naukowcy planują przeprowadzenie długoterminowych badań, w celu sprawdzenia odporności farby na działanie promieniowania ultrafioletowego, kurzu, wody, detergentów. Jest to niezbędne, aby wprowadzić ją na rynek i zapewnić jej funkcjonowanie jako produktu komercyjnego.
- Nasza farba jest kompatybilna z procesem produkcyjnym farb komercyjnych, a jej koszt może być porównywalny lub nawet niższy - mówi Ruan. - Kluczem jest zapewnienie niezawodności farby, aby była ona opłacalna w długoterminowych zastosowaniach zewnętrznych – dodaje.
Źródło: Purdue University, fot. PxFuel
