Kā krāsa uzklātā formā, pasaules “visbalstākā baltā” atstaro tik daudz gaismas, ka virsmas kļūst vēsākas nekā apkārtējais gaiss.

• Purdue universitātes zinātnieki izstrādājuši visu laiku baltāko baltumu, veidojot to kā krāsu.
• Šī jaunā krāsa var atdzesēt virsmas, uz kurām tā uzklāta, kas varētu samazināt klimatu bojājošo gaisa kondicionieru nepieciešamību.
• Tas ir otrais baltākais baltais, ko šie pētnieki jebkad radījuši, un viņi uzskata, ka tas ir baltākais baltais, kādu materiāls var sasniegt.

Pirms dažiem gadiem pētnieki paziņoja par pašmelnākā melnā izstrādi — vietu, kur krāsas it kā pazūd. Tā bija Vantablack, kas absorbēja tik daudz redzamās gaismas, ka no tā virsmas tikai niecīga daļa atspoguļojās mūsu acīs. (Viss gaismas daudzums tiek izkliedēts apkārtējā substrātā, tāpēc Vantablack neuzsilst).

Rakstā, kas publicēts 2021. gadā žurnālā ACS Applied Materials & Interfaces, Purdue universitātes zinātnieki prezentēja BaSO4 (bārija sulfātu) — pašbaltāko baltumu. BaSO4 praktiski neielaiza redzamā spektra krāsas. Vēl vairāk — ja šo izgudrojumu ikdienas nozīmē sauc par ļoti “foršu”, tas tāds ir arī no termiskā viedokļa.

Visaukstākā balta

Lielākā daļa ārējo krāsu patiesībā silda virsmas, uz kurām tās tiek uzklātas. Lai gan tirgū jau ir atstarojošas krāsas, tās atstaro tikai 80–90 % saules gaismas, kas nav pietiekami, lai radītu dzesējošu efektu.

Savukārt ar BaSO4 tiek atstarots 98,1 % saules gaismas. Vadošais pētnieks Sjuilins Ruans preses paziņojumā sacīja: “Ja jūs šo krāsu izmantotu, lai pārklātu aptuveni 1 000 kvadrātpēdu (apm. 93 m2) lielu jumta laukumu, mēs lēšam, ka varētu iegūt aptuveni 10 kilovatus dzesēšanas jaudas. Tas ir spēcīgāk nekā centrālās gaisa kondicionēšanas sistēmas, ko izmanto lielākajā daļā māju.”

Rūans un viņa kolēģi BaSO4 testēja, izmantojot termopārus — augstas precizitātes ierīces, kas mēra spriegumu, lai noteiktu temperatūru. Viņi konstatēja, ka naktī BaSO4 pārklātās virsmas ir par 19 °F (10,56 °C) vēsākas nekā apkārtējais gaiss. Spēcīgā saules apgaismojumā efekts nav tik ekstrēms, taču joprojām iespaidīgs — 8 °F (4,4 °C) dzesēšanās.

Pētnieki pat novēroja, ka krāsa darbojas aukstā laikā. Testā, kas veikts dienā pie 43 °F (6 °C), virsma, uz kuras bija uzklāts BaSO4, bija 25 °F (-3,8 °C). Viņu testi arī liecina, ka BaSO4 ir pietiekami izturīgs, lai to varētu lietot ārpus telpām.

Pētījumi par radiatīvās krāsas izmantošanu dzesēšanai aizsākās 1970. gados, taču Ruan kunga komanda pie BaSO4 strādā tikai pēdējos sešus gadus. Procesa gaitā viņi izpētījuši vairāk nekā 100 atstarojošus materiālus un izmēģinājuši tos apmēram piecdesmit eksperimentālās formulās.

Galvenais autors, pēcdoktorants Siangju Li, skaidro: “Mēs pārbaudījām dažādus komerciālos produktus, gandrīz visu, kas ir balts. Mēs atklājām, ka, izmantojot barija sulfātu, teorētiski var padarīt produktus ļoti, ļoti atstarojošus, kas nozīmē, ka tie ir ļoti, ļoti balti.”

Visbalstākā balta krāsa, ko šī pati komanda izstrādāja pagājušā rudens laikā, balstījās uz kalcija karbonātu — savienojumu, ko bieži sastop gliemenēs, iežos un tāfelēs izmantotajā krīta materiālā.

Komanda krāsā ieviesa pēc iespējas vairāk sīku BaSO4 daļiņu. Li skaidro: “Lai gan lielāka daļiņu koncentrācija ir vēlama, lai padarītu kaut ko baltu, koncentrāciju nevar palielināt bezgalīgi. Jo augstāka koncentrācija, jo vairāk krāsa plīst vai lobāsies.”

Vēl viens faktors, kas padara komandas BaSO4 formulējumu tik atstarojošu, ir tas, ka pētnieki izmantoja barija sulfāta daļiņas dažādos izmēros. Runājot par gaismas atstarošanu, izmēram ir nozīme.

Joseph Peoples, līdzautore un doktorantes students, skaidro: “Liela daļa daļiņu ar dažādiem izmēriem nodrošina krāsai plašāko spektrālo izkliedi, kas veicina visaugstāko atstarošanu.”

Formulēšanas metode, ko izmanto komanda, ir saderīga ar komerciālu krāsu ražošanu.

Purdue ir iesniedzis patenta pieteikumu BaSO4, taču tā komercializēšana vēl nav plānota.

Tomēr jo ātrāk to laist tirgū, jo labāk. Gaisa kondicionēšana pašlaik veido 12 % no enerģijas patēriņa Amerikas Savienotajās Valstīs. Turklāt daudzi kondicionieri izmanto hidroflorogļūdeņražus (HFC). Lai gan HFC veido tikai nelielu daļu no siltumnīcefekta gāzēm, tie notur tūkstošiem reižu vairāk siltuma nekā oglekļa dioksīds.

Tātad BaSO4 var palīdzēt cīnīties pret globālo sasilšanu, samazinot enerģijas patēriņu un HFC emisijas.

Šo rakstu Robby Berman Sākotnēji publicēts vietnē Big Think 2021. gada aprīlī. Atjaunināts 2022. gada augustā. Tulkojis artofroof.com 2023. gada aprīlī. Avots