In Form einer Farbe reflektiert das „weißeste Weiß“ der Welt so viel Licht, dass die Flächen kühler werden als die Umgebungsluft.

• Wissenschaftler der Purdue-Universität haben das bisher weißeste Weiß in Form einer Farbe entwickelt.
• Diese neue Farbe kann die Oberflächen, auf die sie aufgetragen wird, abkühlen und damit den Bedarf an klimaschädlichen Klimaanlagen verringern.
• Es handelt sich um das zweitweißeste Weiß, das diese Forscher je geschaffen haben; sie glauben, dass es das weißeste ist, das ein Material jemals erreichen kann.

Vor einigen Jahren kündigten Forscher die Entwicklung des schwärzesten Schwarzen an, einen Ort, an dem Farben zu verschwinden scheinen. Es handelte sich um Vantablack, das so viel sichtbares Licht absorbierte, dass nur eine winzige Menge von seiner Oberfläche zurückgeworfen wurde, um unsere Augen zu erreichen. (Die gesamte Lichtenergie wird im umgebenden Substrat dissipiert, sodass Vantablack nicht heiß wird).

In einem 2021 in der Zeitschrift ACS Applied Materials & Interfaces veröffentlichten Artikel stellten Wissenschaftler der Purdue-Universität BaSO4 (Bariumsulfat) als das weißeste Weiß vor. BaSO4 ist praktisch undurchlässig für die Farben des sichtbaren Spektrums. Noch besser: Wenn es umgangssprachlich ein sehr „cooles" Material ist, trifft dies auch thermisch zu.

Das kälteste Weiß

Die meisten Außenfarben erwärmen tatsächlich die Oberflächen, auf die sie aufgetragen werden. Zwar gibt es bereits reflektierende Farben auf dem Markt, doch sie reflektieren nur 80 bis 90 % des Sonnenlichts, was nicht ausreicht, um einen kühlenden Effekt zu erzielen.

Im Gegensatz dazu reflektiert BaSO4 98,1 % des Sonnenlichts. Xuilin Ruan, leitender Forscher, sagte in einer Pressemitteilung: „Wenn Sie diese Farbe verwenden würden, um eine Dachfläche von etwa 1.000 Quadratfuß (rund 93 m²) zu bedecken, schätzen wir, dass Sie eine Kühlleistung von 10 Kilowatt erzielen könnten. Das ist stärker als die zentralen Klimaanlagen, die in den meisten Häusern verwendet werden.“

Herr Ruan und seine Kollegen testeten BaSO4 mit Thermoelementen, hochpräzisen Geräten, die die Spannung messen, um die Temperatur zu bestimmen. Sie stellten fest, dass nachts BaSO4-Oberflächen um 19 °F (10,56 °C) kühler sind als die Umgebungsluft. Bei starker Sonneneinstrahlung ist der Effekt nicht so extrem, aber dennoch beeindruckend: 8 °F (4,4 °C) Kühlung.

Die Forscher stellten sogar fest, dass die Farbe bei kaltem Wetter wirkte. Bei einem Test an einem Tag mit 43 °F (6 °C) lag die Oberfläche, auf die BaSO4 gestrichen worden war, bei 25 °F (-3,8 °C). Ihre Tests zeigen außerdem, dass BaSO4 ausreichend widerstandsfähig für den Außeneinsatz ist.

Die Forschung im Bereich strahlungsreflektierender Farben zur Kühlung reicht bis in die 1970er Jahre zurück, doch das Team von Herrn Ruan arbeitet erst seit sechs Jahren an BaSO4. Auf dem Weg dorthin haben sie über 100 reflektierende Materialien analysiert und sie in rund fünfzig experimentellen Formulierungen getestet.

Der Erstautor, Postdoktorand Xiangyu Li, erklärt: „Wir haben verschiedene Handelsprodukte untersucht, im Grunde alles Weiße. Wir haben entdeckt, dass man durch die Verwendung von Bariumsulfat Produkte theoretisch sehr, sehr reflektierend machen kann, das heißt sehr, sehr weiß.“

Das weißeste Weiß, das das Team im vergangenen Herbst entwickelt hatte, basierte auf Calciumcarbonat, einer Verbindung, die häufig in Muscheln, Gesteinen und Tafelleim vorkommt.

Das Team brachte so viele winzige BaSO4-Partikel wie möglich in die Farbe ein. Li erklärt: „Obwohl eine höhere Partikelkonzentration besser ist, um etwas weiß zu machen, kann man die Konzentration nicht unbegrenzt erhöhen. Je höher die Konzentration, desto eher bricht oder platzt die Farbe.“

Ein weiterer Faktor, der die Formulierung des Teams so reflektierend macht, ist, dass die Forscher Bariumsulfatpartikel unterschiedlicher Größe verwendeten. Bei der Lichtreflexion spielt die Größe eine wichtige Rolle.

Joseph Peoples, Mitautor und Doktorand, erklärt: "Eine hohe Konzentration von Partikeln unterschiedlicher Größe verleiht der Farbe die breiteste spektrale Streuung, was zur höchsten Reflexion beiträgt."

Die von dem Team verwendete Formulierungsmethode ist mit der Herstellung handelsüblicher Farben kompatibel.

Purdue hat eine Patentanmeldung für BaSO4 eingereicht, plant es aber noch nicht zu vermarkten.

Je früher sie es auf den Markt bringen, desto besser. Klimaanlagen machen derzeit 12 % des Energieverbrauchs in den USA aus. Zudem verwenden viele Klimaanlagen Fluorkohlenwasserstoffe (HFC). Obwohl HFCs nur einen kleinen Prozentsatz der Treibhausgase ausmachen, halten sie tausende Male mehr Wärme zurück als Kohlendioxid.

BaSO4 kann daher eine Rolle im Kampf gegen die Erderwärmung spielen, indem es den Energieverbrauch und die HFC-Emissionen reduziert.

Dieser Artikel von Robby Berman Es wurde ursprünglich im April 2021 auf Big Think veröffentlicht. Es wurde im August 2022 aktualisiert. Übersetzt von artofroof.com im April 2023. Quelle