Інженери створили ультрабілу фарбу – інновацію, яка може допомогти охолодити будівлі, зменшити енергетичні потреби кондиціонера та пом’якшити кліматичні зміни. Нова фарба відбиває 98,1 % сонячного світла.
Ідея використання надзвичайно білої фарби для зниження температур датується десятиліттями, але останні досягнення нанотехнологій вивели нові рівні відбивної здатності. З 2014 року вчені-матеріалознавці змогли розробити покриття, які здатні досягти «денного охолодження», а це означає, що поверхні будівель вдень мають більш нижчу температуру ніж температура навколишнього середовища.
Зараз команда під керівництвом професора Сюлінь Руан розробила ультрабілу фарбу, за допомогою якої температура поверхні будівель стає на 4,5 °C нижчою, ніж температура навколишнього середовища в полудень в сонячний день і на 10,5 °C нижчою, ніж вночі. Так фарба може заощадити до 80% витрат на кондиціонування повітря.
“Це як охолодження”, – розповідає Руан. “Якби Ви використовували нашу фарбу для даху площею близько 93 квадратних метрів, то, за нашими оцінками, Ви могли б отримати потужність в 10 кіловат. Це більше, ніж у кондиціонерів, які використовують у будинках».
У Нью-Йорку білою фарбою нещодавно вкрили понад 10 мільйонів квадратних футів дахів. Штат Каліфорнія також оновив власні будівельні норми, щоб просувати ідею “холодних” дахів. Переваги такого підходу все ще вивчають, але дослідження демонструють, що він справді знижує споживання електроенергії і температуру довкілля. Усе це також дає перевагу в скороченні кількості води, яка йде на зрошення.
Інфрачервона камера показує, як зразок «найбілішої фарби» (темно-фіолетовий квадрат у центрі) охолоджує поверхню нижче температури навколишнього середовища
Руан та його колеги розробляли цю фарбу роками і експериментували з широким спектром матеріалів та технологій виготовлення. Врешті-решт вони зупинились на фарбі, пігментованій сульфатом барію – білим порошком, який відбиває сонячне світло.
Ця широка відбивна здатність відрізняє нову фарбу від більшості типових фарб, які, як правило, використовують діоксид титану в якості пігменту. Діоксид титану поглинає ультрафіолетове світло, викликаючи певний нагрів. Сульфат барію навпаки – відбиває ультрафіолетове світло і дозволяє поверхням залишатися холоднішими у спекотні дні.
Іншим ключем до ефективності такої фарби є змінний діапазон розмірів частинок речовини. Середній розмір частинок фарби коливається в районі 400 нанометрів, що відповідає довжині хвилі сонячного світла до середини спектру. “Якщо у Вас буде один розмір частинок, то Ви не отримаєте хорошого результату, оскільки сонячне світло має різні кольори, а це означає, що воно має різну довжину хвилі”, – пояснив Руан. «Для того, щоб відобразити весь діапазон довжин сонячних хвиль, ми ввели ширший діапазон розмірів частинок, тобто використовували частинки різних розмірів для розсіювання кожної хвилі».
Раніше Руан та його колеги представили дослідження, яке показало 95,5-відсоткове відбивання світла. Тому науковці мають на меті досягти 100 % рівня відбивної здатності. Команда також сподівається зменшити товщину необхідного лакофарбового покриття. Зараз на поверхню потрібно нанести шар фарби товщиною близько 200 мікрон, щоб він досяг своєї високої відбивної здатності. Однак науковці планують зменшити цю цифру до 50-100 мікрон. Це буде більш економічний варіант для людей.
“Ми працюємо з великою корпорацією з метою комерціалізації цієї технології”, – сказав Руан. “Тож, сподіваємось, через рік-два ми зможемо почати виготовляти ці фарби та зробити їх доступними для споживачів”.
Джерела інформації:
https://www.bbc.com/news/science-environment-56749105
Підготувала Лапчук Іванна, студентка 4 курсу спеціальності 102 Хімія.