Maailman "valkoisin valkoinen" maalina heijastaa niin paljon valoa, että pinnat jäähtyvät ilmasta viileämmiksi.

• Purdue-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet koskaan kehitellyistä valkoisimmasta valkoisesta muodossa, joka on maali.
• Tämä uusi maali voi jäähdyttää sen peittämiä pintoja, mikä saattaa vähentää ilmastolle haitallisen ilmastoinnin tarvetta.
• Tämä on näiden tutkijoiden mukaan toinen valkoisimmista koskaan luoduista valkoisista, ja he uskovat sen olevan se valkoisin, johon materiaali koskaan voi yltää.

Muutama vuosi sitten tutkijat ilmoittivat kehittäneensä maailman mustimman mustan, paikan jossa värit kuin kuolevat. Kyse oli Vantablackista, joka imee niin paljon näkyvää valoa, että vain hyvin pieni osa palautuu pinnalta silmiimme heijastuvana. (Kaikki valoenergia hajaantuu ympäröivään materiaaliin, joten Vantablack ei kuumene.)

Vuonna 2021 ACS Applied Materials & Interfaces -lehdessä julkaistussa artikkelissa Purdue’n yliopiston tutkijat esittelivät BaSO4:n (bariumso4, bariumsulfaatti), maailman valkoisimman valkoisen. BaSO4 on käytännössä läpäisemätön näkyvän spektrin väreille. Parempaa: jos kyseessä on arkikielessä hyvin näyttävä keksintö, se on sitä myös lämpöominaisuuksiltaan.

Kylmin valkoinen

Useimmat ulkomaalit itse asiassa lämmittävät pinnoiltaan niitä. Vaikka markkinoilla on heijastavia maaleja, ne heijastavat vain 80–90 % auringonvalosta, mikä ei riitä jäähdyttävään vaikutukseen.

Sen sijaan BaSO4 heijastaa 98,1 % auringonvalosta. Pää tutkija Xuilin Ruan totesi lehdistötiedotteessa: "Jos peittäisit tällä maalilla noin 1 000 neliöjalan (noin 93 m2) kattopinnan, arvioimme, että se voisi tuottaa noin 10 kilowatin jäähdytystehon. Se on tehokkaampaa kuin useimpien kotitalouksien keskitetyt ilmastointilaitteet."

Herra Ruan ja kollegat testasivat BaSO4:ää termoparien avulla — tarkkoja laitteita, jotka mittaavat jännitettä lämpötilan määrittämiseksi. He havaitsivat, että yöllä BaSO4-pinnoitteiset pinnat olivat 19 °F (10,56 °C) viileämpiä kuin ympäröivä ilma. Kirkkaassa auringonpaisteessa vaikutus ei ole yhtä suuri, mutta silti merkittävä: 8 °F (4,4 °C) jäähennystä.

Tutkijat totesivat myös, että maali toimi kylmässä säässä. Eräässä testissä, kun päivän lämpötila oli 43 °F (6 °C), BaSO4:llä maalatun pinnan lämpötila oli 25 °F (-3,8 °C). Testit viittaavat myös siihen, että BaSO4 on riittävän kestävä ulkokäyttöön.

Säteilymaaleja jäähdytykseen koskeva tutkimus juontaa juurensa 1970-luvulle, mutta herra Ruanin tiimi on työskennellyt BaSO4:n parissa vasta kuusi vuotta. Matkan varrella he ovat analysoineet yli 100 heijastavaa materiaalia ja testanneet niitä noin viidessäkymmenessä kokeellisessa koostumuksessa.

Ensisijainen tekijä, postdoc Xiangyu Li, selittää: "Tutkimme erilaisia kaupallisia tuotteita, käytännössä kaikkea valkoista. Huomasimme, että käyttämällä bariumsulfaattia tuotteet voidaan teoreettisesti tehdä erittäin, erittäin heijastaviksi — eli erittäin, erittäin valkoisiksi."

Viime syksynä saman tiimin kehittämä valkoisin valkoinen maali perustui kalsiumkarbonaattiin, yhdisteeseen, jota löytyy yleisesti kuorista, kivistä ja liitutaulujen liidusta.

Tiimi lisäsi maaliin mahdollisimman paljon pieniä BaSO4-hiukkasia. Li selittää: "Vaikka suurempi hiukkaspitoisuus tekee pinnasta valkoisemman, pitoisuutta ei voi lisätä liikaa. Mitä korkeampi pitoisuus, sitä herkemmin maali halkeilee tai lohkeaa."

Toinen syy tiimin BaSO4-formulaation korkeaan heijastuskykyyn on se, että tutkijat käyttivät bariumsulfaattihiukkasia eri kokoisina. Kun on kyse valon heijastamisesta, koko on tärkeä.

Väitelijä ja yhteis­tekijä Joseph Peoples selittää: "Eri kokoisten hiukkasten korkea pitoisuus antaa maalille laajimman spektrisen hajonnan, mikä edistää suurinta heijastavuutta."

Tiimin käyttämä formulointimenetelmä on yhteensopiva kaupallisten maalien tuotannon kanssa.

Purdue on jättänyt patenttihakemuksen BaSO4:lle, mutta sen kaupallistamista ei ole vielä suunniteltu.

Mitä nopeammin he saavat sen markkinoille, sitä parempi. Ilmastointi muodostaa tällä hetkellä 12 % Yhdysvaltain energiankulutuksesta. Lisäksi monet ilmastointilaitteet käyttävät hydrofluorihiilivetyjä (HFC). Vaikka HFC:t muodostavat vain pienen osan kasvihuonekaasuista, ne sitovat tuhansia kertoja enemmän lämpöä kuin hiilidioksidi.

BaSO4 voi siis auttaa torjumaan ilmaston lämpenemistä vähentämällä energiankulutusta ja HFC-päästöjä.

Tämän artikkelin tekijä Robby Berman Alun perin julkaistu Big Thinkissä huhtikuussa 2021. Päivitetty elokuussa 2022. Käännetty artofroof.comin toimesta huhtikuussa 2023. Lähde