W postaci farby „najbielsza biel” na świecie tak bardzo odbija światło, że powierzchnie stają się chłodniejsze niż otaczające powietrze.

• Naukowcy z Uniwersytetu Purdue stworzyli najbielszy biały, jaki kiedykolwiek opracowano, w postaci farby.
• Ta nowa farba może ochładzać powierzchnie, na które jest nakładana, co mogłoby zmniejszyć potrzebę używania klimatyzatorów szkodliwych dla klimatu.
• To drugi najbielszy biały, jaki kiedykolwiek stworzyli ci badacze; uważają, że to najbielszy odcień, jaki materiał w ogóle może osiągnąć.

Kilka lat temu naukowcy ogłosili stworzenie najczarniejszej z czerni, miejsca, gdzie kolory „umierają”. Był to Vantablack, który pochłaniał tak dużo światła widzialnego, że z jego powierzchni uciekała tylko niewielka jego część i była odbijana w stronę naszych oczu. (Cała energia świetlna jest rozpraszana w otaczającym substracie, dzięki czemu Vantablack nie nagrzewa się).

W artykule opublikowanym w 2021 roku w czasopiśmie ACS Applied Materials & Interfaces naukowcy z uniwersytetu Purdue przedstawili BaSO4 (siarczan baru) — najbielszy dostępny biały. BaSO4 jest praktycznie nieprzepuszczalny dla barw widma widzialnego. Co więcej, jeśli można mówić o wynalazku „fajnym” w potocznym sensie, to jest nim także w sensie termoizolacyjnym.

Najzimniejsza biel

Większość farb zewnętrznych w rzeczywistości ogrzewa powierzchnie, na które są nakładane. Chociaż na rynku są już dostępne farby odbijające, odbijają one jedynie 80–90% światła słonecznego, co nie wystarcza, by uzyskać efekt ochładzający.

Natomiast z BaSO4 odbijane jest 98,1% światła słonecznego. Xuilin Ruan, główny badacz, oświadczył w komunikacie prasowym: „Jeśli użyłbyś tej farby do pokrycia dachu o powierzchni około 1 000 stóp kwadratowych (około 93 m2), szacujemy, że można uzyskać moc chłodniczą rzędu 10 kilowatów. To więcej niż centralne klimatyzatory stosowane w większości domów.”

Pan Ruan i jego współpracownicy testowali BaSO4 za pomocą termopar — wysokoprecyzyjnych urządzeń mierzących napięcie w celu określenia temperatury. Stwierdzili, że w nocy powierzchnie z BaSO4 są o 19°F (10,56°C) chłodniejsze niż powietrze otoczenia. Przy intensywnym nasłonecznieniu efekt nie jest tak ekstremalny, ale nadal spektakularny: 8°F (4,4°C) ochłodzenia.

Naukowcy stwierdzili nawet, że farba działa w niskich temperaturach. W teście przeprowadzonym w ciągu dnia przy 43°F (6°C) powierzchnia pokryta BaSO4 miała 25°F (-3,8°C). Ich badania wskazują również, że BaSO4 jest wystarczająco wytrzymały do zastosowań zewnętrznych.

Badania nad farbami radiacyjnymi do chłodzenia sięgają lat 70. XX wieku, ale zespół pana Ruana pracuje nad BaSO4 zaledwie od sześciu lat. Po drodze przeanalizowali ponad 100 materiałów odbijających i przetestowali je w około pięćdziesięciu eksperymentalnych formulacjach.

Główny autor, doktorant Xiangyu Li, wyjaśnia: „Przyjrzeliśmy się różnym produktom komercyjnym, praktycznie wszystkiemu, co jest białe. Odkryliśmy, że stosując siarczan baru, te produkty można teoretycznie uczynić bardzo, bardzo refleksyjnymi, co oznacza, że są bardzo, bardzo białe.”

Najbielsza biel opracowana przez ten sam zespół jesienią ubiegłego roku opierała się na węglanie wapnia, związku powszechnie występującym w muszlach, skałach i kredzie tablicowej.

Zespół wprowadził do farby jak najwięcej maleńkich cząstek BaSO4. Li tłumaczy: „Chociaż wyższe stężenie cząstek jest pożądane, by coś było białe, nie można zbytnio zwiększać stężenia. Im wyższe stężenie, tym łatwiej farba pęka lub się łuszczy.”

Innym czynnikiem sprawiającym, że formulacja BaSO4 zespołu jest tak odbijająca, jest użycie cząstek siarczanu baru o różnych rozmiarach. Przy odbijaniu światła rozmiar ma znaczenie.

Joseph Peoples, współautor i doktorant, wyjaśnia: "Wysokie stężenie cząstek o różnych rozmiarach zapewnia farbie najszersze rozproszenie spektralne, co przyczynia się do najwyższej reflektancji."

Metoda formułowania stosowana przez zespół jest zgodna z produkcją farb komercyjnych.

Purdue złożył wniosek patentowy na BaSO4, ale jego komercjalizacja nie jest jeszcze przewidziana.

Im szybciej trafi na rynek, tym lepiej. Klimatyzacja obecnie stanowi 12% zużycia energii w Stanach Zjednoczonych. Ponadto wiele klimatyzatorów wykorzystuje wodorofluorowęglowodory (HFC). Chociaż HFC stanowią tylko niewielki odsetek gazów cieplarnianych, zatrzymują one tysiące razy więcej ciepła niż dwutlenek węgla.

BaSO4 może więc odegrać rolę w walce ze zmianami klimatu, zmniejszając zużycie energii i emisje HFC.

Artykuł autorstwa Robby Berman został pierwotnie opublikowany na Big Think w kwietniu 2021 r. Zaktualizowano go w sierpniu 2022 r. Przetłumaczono na artofroof.com w kwietniu 2023 r. Źródło