بشكل طلاء، يعكس "الأبيض الأكثر بياضًا" في العالم الضوء لدرجة أن الأسطح تصبح أبرد من الهواء المحيط.

• ابتكر علماء من جامعة بيرديو اللون الأبيض الأكثر بياضًا على الإطلاق على شكل طلاء.
• يمكن لهذا الطلاء الجديد تبريد الأسطح التي يُطبق عليها، مما قد يقلل الحاجة إلى مكيفات الهواء الضارة بالمناخ.
• هذا هو ثاني أكثر الأبيض بياضًا الذي صنعه هؤلاء الباحثون، الذين يعتقدون أنه أقصى بياض يمكن أن يبلغه أي مادة.

قبل عدة سنوات، أعلن باحثون عن تطوير أكثر الأسود سودة، مكان تختفي فيه الألوان. كان ذلك فانتابلاك، الذي امتص قدراً هائلاً من الضوء المرئي بحيث لم يهرب من سطحه سوى كمية ضئيلة جداً تُنعكس إلى أعيننا. (تُبدد كل الطاقة الضوئية في الركيزة المحيطة، لذا لا يصبح الفانتابلاك ساخناً).

في مقال نُشر عام 2021 في دورية ACS Applied Materials & Interfaces، عرض علماء من جامعة بوردو BaSO4 (كبريتات الباريوم)، وهو الأكثر بياضًا على الإطلاق. BaSO4 عمليًا يمنع مرور ألوان الطيف المرئي. والأفضل من ذلك، هو ليس اختراعًا «رائعًا» بالمفهوم العام فحسب، بل هو كذلك من الناحية الحرارية أيضًا.

الأبيض الأكثر برودة

معظم الدهانات الخارجية في الواقع تُسخّن الأسطح التي تُطبق عليها. رغم وجود دهانات عاكسة في السوق بالفعل، فإنها تعكس فقط 80 إلى 90٪ من ضوء الشمس، وهذا ليس كافيًا لتحقيق تأثير تبريدي.

أما مع كبريتات الباريوم (BaSO4)، فيُعكس 98.1٪ من ضوء الشمس. قال شولين روان، الباحث الرئيسي، في بيان صحفي: "إذا استعملت هذا الطلاء لتغطية سطح سقف مساحته حوالي 1000 قدم مربع (حوالي 93 م²)، نقدر أنك قد تحصل على قدرة تبريد تبلغ 10 كيلوفولت. هذا أقوى من مكيفات الهواء المركزية المستخدمة في معظم المنازل."

اختبر السيد روان وزملاؤه كبريتات الباريوم باستخدام ثرموكوبلات، أجهزة عالية الدقة تقيس الجهد لتحديد درجة الحرارة. وجدوا أنه ليلاً، كانت أسطح BaSO4 أبرد بمقدار 19°F (10.56°C) من الهواء المحيط. تحت سطوع شمسي قوي، لم يكن التأثير بهذه الشدة، لكنه مع ذلك مذهل: برودة بمقدار 8°F (4.4°C).

لاحظ الباحثون أيضًا أن الطلاء عمل في الطقس البارد. في اختبار أجري خلال يوم بدرجة 43°F (6°C)، كانت السطح الذي طلي بـ BaSO4 عند 25°F (-3.8°C). وتشير اختباراتهم كذلك إلى أن BaSO4 متين بما يكفي للاستخدام الخارجي.

يعود البحث في مجال الطلاءات الإشعاعية للتبريد إلى سبعينيات القرن العشرين، لكن فريق السيد روان يعمل على BaSO4 منذ ست سنوات فقط. وخلال هذه الفترة حللوا أكثر من 100 مادة عاكسة واختبروها في نحو خمسين تركيبة تجريبية.

يشرح المؤلف الرئيسي، الباحث بعد الدكتوراه شياانغيو لي: "راجعنا منتجات تجارية متنوعة، تقريبًا كل ما هو أبيض. اكتشفنا أنه باستخدام كبريتات الباريوم، يمكن نظريًا جعل المنتجات عاكسة جدًا جدًا، مما يعني أنها بيضاء جدًا جدًا."

الطلاء الأبيض الأكثر بياضًا الذي طوّرته نفس الفريق في الخريف الماضي اعتمد على كربونات الكالسيوم، مركب يوجد عادة في الأصداف والصخور والطباشير على ألواح السبورة.

أدخل الفريق أكبر عدد ممكن من الجسيمات الدقيقة من BaSO4 في الطلاء. يوضح لي: "على الرغم من أن تركيزًا أعلى من الجسيمات يكون مفضلاً لجعل شيء ما أبيض، لا يمكن زيادة التركيز كثيرًا. فكلما ازداد التركيز، زاد تشقق الطلاء أو تقشّره بسهولة."

عامل آخر يجعل تركيبة BaSO4 الخاصة بالفريق عاكسة للغاية هو أن الباحثين استخدموا جسيمات كبريتات الباريوم بأحجام مختلفة. عندما يتعلق الأمر بعكس الضوء، فإن الحجم مهم.

جوزيف بيبولز، مؤلف مشارك وطالب دكتوراه، يشرح: «تركيز عالٍ من الجسيمات ذات الأحجام المختلفة يمنح الطلاء أوسع انتشار طيفي، وهذا يساهم في أعلى درجة انعكاس.»

طريقة صياغة التركيبة التي استخدمها الفريق متوافقة مع إنتاج الدهانات التجارية.

قدمت جامعة بيرديو طلب براءة اختراع لـ BaSO4، لكن لم يتم التخطيط بعد لتسويقه.

ومع ذلك، كلما طرحوه في السوق أبكر كان ذلك أفضل. تمثل أجهزة التكييف حاليًا 12٪ من استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم العديد من مكيفات الهواء مركبات الهيدروفلوروكربون (HFC). وعلى الرغم من أن هذه المركبات تمثل نسبة صغيرة فقط من غازات الاحتباس الحراري، إلا أنها تحجز حرارة تفوق حرارة ثاني أكسيد الكربون بآلاف المرات.

يمكن أن يلعب BaSO4 دورًا في مكافحة الاحترار العالمي بتقليل استهلاك الطاقة وانبعاثات مركبات الهيدروفلوروكربون (HFC).

هذا المقال من روبي بيرمان نُشر في البداية على موقع Big Think في أبريل 2021. تم تحديثه في أغسطس 2022. تُرجِم بواسطة artofroof.com في أبريل 2023. المصدر