Festékként alkalmazva a világ „legfehérebb fehérje” annyira visszaveri a fényt, hogy a felületek hűvösebbek lesznek, mint a környezeti levegő.

• A Purdue Egyetem kutatói megalkották a valaha létrehozott legfehérebb fehéret, festék formájában.
• Ez az új festék lehűtheti azokra a felületekre felvitt anyagokat, ami csökkentheti a klímát terhelő légkondicionálás szükségességét.
• Ez a kutatók által valaha létrehozott második legfehérebb fehér; szerintük ez az a fehérség, amire egy anyag valaha képes lehet.

Néhány évvel ezelőtt kutatók bejelentették a lehető legfeketébb anyag kifejlesztését, egy olyan felületet, ahol a színek „meghalnak”. Ez volt a Vantablack, amely annyira elnyelte a látható fényt, hogy csupán elenyésző mennyiség szabadult fel a felszínéről és tükröződött a szemünk felé. (Az összes fényenergia a környező hordozóanyagban oszlik el, ezért a Vantablack nem melegszik fel).

A 2021-ben az ACS Applied Materials & Interfaces folyóiratban megjelent cikkben a Purdue egyetemének tudósai bemutatták a BaSO4-et (bárium-szulfát), a lehető legfehérebb anyagot. A BaSO4 gyakorlatilag áthatolhatatlan a látható spektrum színei számára. Sőt, ha hétköznapi értelemben nagyon „menő” találmánynak számít, hőtechnikai szempontból is az.

A leghidegebb fehér

A legtöbb kültéri festék valójában felmelegíti azokat a felületeket, amelyeken alkalmazzák. Bár már vannak a piacon visszaverő festékek, ezek csak a napsugárzás 80–90%-át tükrözik vissza, ami nem elég a hűsítő hatáshoz.

Ezzel szemben a BaSO4 a napsugárzás 98,1%-át veri vissza. Xuilin Ruan vezető kutató egy sajtóközleményben elmondta: „Ha ezzel a festékkel körülbelül 1 000 négyzetlábnyi (kb. 93 m2) tetőfelületet fedne be, úgy becsüljük, hogy körülbelül 10 kilowatt hűtőteljesítményt érhet el. Ez erősebb, mint a legtöbb házban használt központi légkondicionálók.”

Ruan és kollégái hőelemekkel, nagy pontosságú feszültségméréseken alapuló hőmérsékletmérő eszközökkel tesztelték a BaSO4-et. Megállapították, hogy éjszaka a BaSO4 felületek 19°F (10,56°C)-kal hűvösebbek voltak, mint a környezeti levegő. Erős napsütésben az effektus nem ilyen szélsőséges, de még így is látványos: 8°F (4,4°C) hűtés.

A kutatók azt is megfigyelték, hogy a festék hideg időben is működik. Egy teszt során, amikor a nap folyamán 43°F (6°C) volt, a BaSO4-ral bevont felület 25°F (-3,8°C) volt. Tesztek azt is jelzik, hogy a BaSO4 elég tartós kültéri használatra.

A radiatív hűtésre szolgáló festékek kutatása az 1970-es évekre nyúlik vissza, de Ruan úr csapata csak az elmúlt hat évben dolgozik a BaSO4-en. Útközben több mint 100 fényvisszaverő anyagot elemeztek, és körülbelül ötven kísérleti formulában tesztelték őket.

A vezető szerző, a posztdoktori kutató Xiangyu Li elmagyarázza: „Különböző kereskedelmi termékeket vizsgáltunk, nagyjából minden fehér anyagot. Megállapítottuk, hogy báriumszulfát használatával elméletileg rendkívül, rendkívül visszaverőképes termékeket lehet előállítani, ami azt jelenti, hogy nagyon, nagyon fehérek.”

A csapat által tavaly ősszel kifejlesztett másik „legfehérebb” festék a kalcium-karbonáton alapult, amelyet gyakran találunk kagylókban, kőzetekben és a krétatáblák krétájában.

A csapat a lehető legtöbb apró BaSO4-részecskét juttatta a festékbe. Li elmagyarázza: „Bár a nagyobb részecskekoncentráció előnyös egy anyag fehérré tételéhez, nem lehet korlátlanul növelni a koncentrációt. Minél magasabb a koncentráció, annál inkább repedezik vagy mállik a festék.”

Egy másik tényező, ami miatt a csapat BaSO4-formulációja ilyen visszaverőképes, hogy a kutatók különböző méretű báriumszulfát-részecskéket használtak. A fény visszaverésénél a részecskeméret számít.

Joseph Peoples, társszerző és doktori hallgató elmagyarázza: a különböző méretű részecskék magas koncentrációja a festékben a legszélesebb spektrális szóródást adja, ami a legnagyobb visszaverődést eredményezi.

A csapat által használt formulázási módszer kompatibilis a kereskedelmi festékek gyártásával.

A Purdue szabadalmi beadványt nyújtott be a BaSO4-re, de még nem tervezi annak kereskedelmi forgalomba hozatalát.

Azonban minél hamarabb piacra kerül, annál jobb. Jelenleg a légkondicionálás az Egyesült Államok energiafogyasztásának 12%-át teszi ki. Ráadásul sok klímaberendezés hidrofluorkarbonokat (HFC-ket) használ. Bár az HFC-k csak kis százalékát képviselik az üvegházhatású gázoknak, ezerszer több hőt képesek visszatartani, mint a szén-dioxid.

A BaSO4 tehát szerepet játszhat az éghajlatváltozás elleni küzdelemben az energiafogyasztás és a HFC-kibocsátás csökkentésével.

A cikk szerzője: Robby Berman Eredetileg a Big Think-en jelent meg 2021 áprilisában. 2022 augusztusában frissítették. Az artofroof.com fordította 2023 áprilisában. Forrás