Nauka

Farba zamiast klimatyzacji? Biel bielsza niż w reklamach proszków…

KK
Krzysztof Kurdyła
7

W telewizyjnych reklamach proszków co rusz można było usłyszeć, że dzięki temu czy tamtemu proszkowi biel będzie jeszcze bielsza. Tymczasem za pobijanie rekordów w tym zakresie wzięli się naukowcy, a efekt ich prac może pomóc w walce ze zmianami klimatycznymi i obniżyć koszty życia.

Jeśli coś w naszym świecie jest białe, to znaczy, że odbija zdecydowaną większość światła widzialnego. Jeśli coś w normalnych warunkach „oddaje” ciepło, to znaczy, że możemy powiedzieć w uproszczeniu, że emituje promieniowanie podczerwone. Połączenie tych dwu zjawisk daje możliwość stworzenia obiektów, które mogą efektywnie chłodzić się bez konieczności „dokładania” energii sztucznie wytwarzonej przez człowieka. Zjawisko odpowiedzialne za ten „fenomen” nazywamy chłodzeniem radiacyjnym.

Żeby to zjawisko mogło powstawać także w dzień, potrzebujemy materiałów, które odbijałyby promieniowanie słoneczne w ponad 95%, co mocno komplikuje całą sprawę. Dotychczas opracowywane farby np. z zawartością dwutlenku tytanu nie uzyskiwały wystarczającego odbicia, a wielowarstwowe powłoki przez swoje skomplikowanie nie nadają się do powszechnego zastosowania. Tymczasem naukowcom z Uniwersytety Purdue udało się stworzyć w końcu białą farbę, która możne te problemy rozwiązać, a przy okazji trafiła do księgi Rekordów Guinessa.

Biel jeszcze bielsza

Kluczem do sukcesu okazało się zastosowanie cząstek siarczanu baru (BaSO4) w nanokompozytowej farbie. Jak podano w dokumentacji eksperymentu, ważne było nie tylko samo jego zastosowanie, ale dobranie odpowiedniego stężenia objętościowego (60%) oraz zróżnicowanie wielkości cząstek. Dzięki temu udało się znacznie zwiększyć współczynnik odbicia gotowego materiału, pomimo że stworzono go przy użyciu BaSO4, który ma niższy współczynnik załamania niż często stosowany w bardzo białych farbach dwutlenek tytanu.

W efekcie otrzymano farbę o współczynniku odbicia promieniowania słonecznego na poziomie 97,6% i emisyjności dla okna atmosferycznego w podczerwieni wynoszącej 0,96. W testach terenowych wykazano, że temperatura powierzchni elementu nią pokrytego spadała w stosunku do otoczenia o przynajmniej 4,5°C, a średnią moc chłodzenia wyliczono na 117 W/m2. Oznacza to, że tak wyliczona moc chłodząca przewyższa moc stosowanych w domach układów klimatyzacyjnych, będąc jednocześnie prostszą do zastosowania.

Poza tym, przynajmniej według twórców, farba zachowuje wszystkie zalety standardowego materiału tego typu, jest tania, prosta w nanoszeniu i można ją produkować przy użyciu standardowych procesów produkcyjnych. Przeprowadzone testy odpornościowe wykazały, że tak przygotowana farba z nanocząsteczkami zachowuje się w bardzo podobny sposób jak komercyjne produkty tego typu. Równolegle testowano też podobnie spreparowaną folię z nanocząsteczkami siarczanem baru, uzyskując podobne wyniki. Naukowcy są obecnie w trakcie procesu pozyskania ochrony patentowej na oba produkty.

Systemy pasywne czy aktywne?

Pozostaje oczywiście pytanie, które systemy są bardziej opłacalne, pasywne jak opisana tu farba czy np. aktywna fotowoltaika. Wbrew pozorom wyliczenie tego nie będzie łatwe, szczególnie jeśli chcemy uwzględnić całkowity „ślad węglowy” obu rozwiązań. Trzeba będzie uwzględnić szkodliwość procesów produkcji obu rozwiązań, ich efektywność liczoną w dłuższych okresach czasu itd. Nie mniej wydaje się, że jest wiele miejsc, gdzie to rozwiązanie jako znacznie tańsze i prostsze do wprowadzenia może być tak dla ludzi, jak i klimatu bardzo przydatne.

Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu

Więcej na tematy: