Το θειικό βάριο δημιουργεί την πιο λευκή βαφή στον κόσμο

Ο Xiulin Ruan, καθηγητής μηχανολογίας στο Πανεπιστήμιο Purdue, και οι μαθητές του δημιούργησαν την πιο λευκή μπογιά που έχει καταγραφεί

 

Ο καθηγητής Xiulin Ruan Μηχανολόγος Μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Purdue και οι μαθητές του δημιούργησαν κάποτε την πιο λευκή μπογιά που έχει καταγραφεί ποτέ, η οποία έχει πλέον συμπεριληφθεί στο βιβλίο των παγκόσμιων ρεκόρ Γκίνες. Αυτή η εξαιρετικά λευκή βαφή μπορεί να αντανακλά έως και το 98,1% του ορατού φωτός και λόγω της ισχυρής ανακλαστικότητάς της, μπορεί ακόμη και να εκπέμπει υπέρυθρη θερμότητα από τη βαμμένη επιφάνεια και έχει εξαιρετική απόδοση ψύξης με ακτινοβολία.

 

Ο Xiulin Ruan κρατά το δείγμα του εργαστηρίου του με την πιο λευκή βαφή που έχει καταγραφεί

 

Το λευκό είναι ένα χρώμα που περιέχει όλα τα χρώματα του φάσματος. Είναι το χρώμα με την υψηλότερη φωτεινότητα που ερχόμαστε σε επαφή στην καθημερινότητά μας, και είναι επίσης ένα ιδιαίτερο χρώμα. Δεν μπορεί να αναμιχθεί με άλλα χρώματα. Είναι η πιο ακριβή και λατρεμένη ύπαρξη στο κουτί βαφής των φοιτητών τέχνης. Είναι επίσης ένα σχετικά ακριβό μεταξύ βαφής ψεκασμού αυτοκινήτων και βιομηχανικών επιστρώσεων.

 

Υπάρχουν πολλοί λόγοι για να ανεβάσει την «αξία» του λευκού. Πάρτε για παράδειγμα τη λευκή βαφή που χρησιμοποιείται συνήθως στη βιομηχανία. Σε σύγκριση με άλλα χρώματα, το χρώμα του επηρεάζεται πιο εμφανώς από ακαθαρσίες, επομένως η διαδικασία καθαρισμού του θα είναι πιο περίπλοκη. Ταυτόχρονα, το λευκό χρώμα οξειδώνεται εύκολα και κιτρινίζει. Τι είδους υλικά να επιλέξετε και πώς να σταθεροποιήσετε τη μήτρα του είναι επίσης τεχνικές δυσκολίες.

 

Εν ολίγοις, όσο πιο λευκό είναι το χρώμα, τόσο πιο δύσκολο είναι να το φτιάξετε. Όμως οι επιστήμονες δεν σταμάτησαν ποτέ να επιδιώκουν το απόλυτο, όπως οι άνθρωποι δημιούργησαν το πιο μαύρο «Vanta Black», το οποίο μπορεί να απορροφήσει το 99,9% του ορατού φωτός. Αντίθετα, υπάρχει ένας άντρας που έχει επίσης εμμονή να επιδιώκει το απόλυτο λευκό. Μετά από περισσότερα από έξι χρόνια σκληρής δουλειάς από τον ίδιο και την ομάδα του, τελικά τα κατάφερε πρόσφατα. Είναι ο καθηγητής Ruan Xiulin από το Πανεπιστήμιο Purdue των Ηνωμένων Πολιτειών. Πρόσφατα, οδήγησε την ομάδα του να δημιουργήσει την πιο λευκή μπογιά στην ανθρώπινη ιστορία. Αυτό το εξαιρετικά λευκό χρώμα μπορεί να αντανακλά έως και το 98,1% του ορατού φωτός, ενώ εκπέμπει επίσης υπέρυθρη θερμότητα από τη βαμμένη επιφάνεια και έχει εξαιρετική απόδοση ψύξης με ακτινοβολία.

 

Μια υπέρυθρη κάμερα δείχνει πώς ένα δείγμα της πιο λευκής λευκής βαφής (το σκούρο μωβ τετράγωνο στη μέση) ψύχει στην πραγματικότητα την πλακέτα κάτω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, κάτι που δεν κάνουν ακόμη και τα εμπορικά χρώματα που απορρίπτουν τη θερμότητα.

 

Από τότε που εντάχθηκε στο Πανεπιστήμιο Purdue το 2008, ο καθηγητής Xiulin Ruan έχει αφοσιωθεί στην έρευνα στον τομέα της ενέργειας και της μηχανικής θερμοφυσικής. Αφού δημοσίευσε πρόσφατα τα αποτελέσματα της έρευνας της σούπερ λευκής βαφής, δέχτηκε συνεντεύξεις από πολλά μέσα ενημέρωσης και μίλησε για το πώς αν εφαρμοστεί αυτό το χρώμα σε περίπου 1,{2}} τετραγωνικές ίντσες στέγης, το εσωτερικό του σπιτιού μπορεί να πάρει 10 κιλοβάτ ισχύς ψύξης, ακόμη πιο δροσερό από τα περισσότερα σπίτια με κεντρικό κλιματισμό.

 

Πριν από αυτό, ήταν πολύ δύσκολο να επιτευχθεί αποτελεσματική παθητική (ακτινοβολία) ψύξη. Επί του παρόντος, μια σχετικά προηγμένη λύση είναι η χρήση πολύπλοκων πολυστρωματικών κατασκευών ή ανακλαστικών μεταλλικών στρωμάτων, αλλά αυτό περιορίζει την εφαρμογή τους σε πολλούς τομείς. Ένα άλλο είναι να επιτύχετε παθητική ψύξη μέσω της βαφής, αλλά η ανακλαστικότητα των περισσότερων λευκών χρωμάτων που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος εξακολουθεί να είναι της τάξης του 80%-90%, και η χαμηλή ανακλαστικότητα καθιστά δύσκολη τη διατήρηση της επιφάνειας δροσερή. Αυτό απαιτεί βάψιμο ενός πολύ παχύ στρώματος χρώματος, το οποίο δεν είναι μόνο σπατάλη αλλά και πολύ εύκολο να σκληρύνει, και το εύρος εφαρμογής του είναι στενό και μπορεί να λειτουργήσει μόνο υπό συγκεκριμένες συγκεκριμένες καιρικές συνθήκες.

 

Για να λύσει αυτό το πρόβλημα, η ερευνητική ομάδα εφηύρε μια λευκή επίστρωση με βάση το ανθρακικό ασβέστιο με ανακλαστικότητα 95,5%. Τώρα, η νέα νανοσύνθετη εξαιρετικά λευκή επίστρωση με βάση το θειικό βάριο που επινόησαν έχει αναμφίβολα προωθήσει την ανάπτυξη της τεχνολογίας παθητικής ψύξης σε μεγαλύτερο βαθμό. Η εργασία τους δημοσιεύτηκε ως άρθρο εξωφύλλου στο περιοδικό "American Chemical Society Applied Materials & Interfaces".

 

Μυστικά «λεύκανσης».

Αυτή η σούπερ λευκή βαφή έχει δύο λευκαντικά «μυστικά». Το ένα είναι η υψηλή συγκέντρωση θειικού βαρίου που προστίθεται στη μήτρα του χρώματος. Αυτή η ένωση έχει υψηλό ηλεκτρονικό διάκενο ζώνης, χαμηλή απορρόφηση ηλιακού φωτός και υψηλή ανακλαστικότητα. Συχνά χρησιμοποιείται ως πληρωτικό για την αλλαγή της συνοχής και προστίθεται σε μερικές λευκές βαφές. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως λευκαντικός παράγοντας και να προστεθεί σε φωτογραφικό χαρτί και καλλυντικά.

Οι ερευνητές δοκίμασαν μεγάλο αριθμό λευκών αντικειμένων στην αγορά και διαπίστωσαν ότι η προσθήκη θειικού βαρίου μπορεί πράγματι να αυξήσει σημαντικά την ανακλαστικότητα του αντικειμένου, δηλαδή, θα το κάνει να φαίνεται πιο λευκό. το δεύτερο είναι ότι τα σωματίδια θειικού βαρίου μέσα στο χρώμα είναι διαφορετικών μεγεθών και έχουν μεγάλο εύρος διακύμανσης μεγέθους σωματιδίων. Ο βαθμός στον οποίο κάθε σωματίδιο διασκορπίζει το φως κυμαίνεται με το μέγεθος των σωματιδίων του, επομένως όσο μεγαλύτερη είναι η κατανομή του εύρους μεγέθους σωματιδίων των σωματιδίων μέσα στο χρώμα, τόσο περισσότερο ορατό φως μπορεί να διασκορπίσει το χρώμα.

Το αποτέλεσμα υπέρθεσης αυτών των δύο «μυστικών» υψηλής συγκέντρωσης και διαφορετικών μεγεθών σωματιδίων κάνει αυτό το νέο χρώμα να έχει εξαιρετικά υψηλή ανακλαστικότητα. Φυσικά, η συγκέντρωση του θειικού βαρίου δεν μπορεί να είναι πολύ υψηλή. Αν και η υψηλή συγκέντρωση βοηθά στο να γίνει το χρώμα πιο λευκό, μια πολύ υψηλή συγκέντρωση θα κάνει επίσης το χρώμα πιο πιθανό να σπάσει ή να ξεφλουδίσει μετά το στέγνωμα, επηρεάζοντας σε μεγάλο βαθμό την εμπειρία του χρήστη.

 

Αντικαταστήστε το κλιματιστικό

Όπως όλοι γνωρίζουμε, το λευκό φως είναι ένα πολύπλοκο έγχρωμο φως και ένα αδιαφανές αντικείμενο απορροφά διαφορετικά χρώματα φωτός και αντανακλά το ίδιο χρώμα φωτός, επομένως τα λευκά αντικείμενα έχουν υψηλότερη ανακλαστικότητα. Όταν χρησιμοποιείται λευκό χρώμα για τη βαφή της οροφής, μπορεί να αντανακλά την ακτινοβολούμενη θερμότητα του ήλιου σε μεγάλο βαθμό, μειώνοντας αποτελεσματικά τη μεταφορά θερμότητας ακτινοβολίας και τη μεταφορά θερμότητας με συναγωγή.

Σύμφωνα με μια μελέτη στο Geophysical Research Letters στο 2010, εάν οι στέγες των σπιτιών στην πόλη είναι βαμμένες με ιδανική λευκή βαφή, η προσομοίωση υπολογιστή διαπίστωσε ότι αυτό μπορεί να μειώσει το φαινόμενο της θερμικής νησίδας κατά 33%, να μειώσει τη συνολική θερμοκρασία της πόλης κατά 0,4 βαθμούς, και να μειώσει σημαντικά την εσωτερική θερμοκρασία, μειώνοντας έτσι τον ρυθμό χρήσης των κλιματιστικών και επιτυγχάνοντας το σκοπό της εξοικονόμησης ενέργειας και της μείωσης των εκπομπών.

 

Μικροδομή σύνθετης επίστρωσης θειικού βαρίου-ακρυλικού οξέος με συγκέντρωση όγκου 60%

 

Η ανακλαστικότητα του χρώματος που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο Purdue είναι πολύ υψηλότερη από αυτή της συνηθισμένης εμπορικής βαφής, πράγμα που σημαίνει ότι έχει καλύτερο αποτέλεσμα ψύξης. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια συσκευή ανίχνευσης θερμοκρασίας υψηλής ακρίβειας θερμοστοιχείου για να δοκιμάσουν την ψυκτική απόδοση του χρώματος σε εξωτερικούς χώρους. Στο πείραμα επίδειξης, αυτό το χρώμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορα περιβάλλοντα. Τη νύχτα, μπορεί να κάνει τη βαμμένη επιφάνεια κατά 11 βαθμούς χαμηλότερη από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και στο έντονο ηλιακό φως το μεσημέρι, μπορεί επίσης να κρυώσει την επιφάνεια σε 5 βαθμούς χαμηλότερα από το περιβάλλον. Σε περαιτέρω πειράματα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ακόμη και στο κρύο περιβάλλον του χειμώνα (η θερμοκρασία δοκιμής ήταν περίπου 6 βαθμούς), θα μπορούσε να μειώσει την επιφάνεια του δείγματος κατά 10 βαθμούς, γεγονός που απέδειξε ότι το χρώμα έχει εξαιρετική ανακλαστική απόδοση ψύξης.

 

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Purdue, Xiulin Ruan και Joseph Peoples, χρησιμοποιούν μια κάμερα υπερύθρων για να συγκρίνουν την απόδοση ψύξης δειγμάτων λευκής βαφής σε μια ταράτσα.

 

Στην πραγματικότητα, αυτός ο νέος τύπος εξαιρετικά λευκού χρώματος προήλθε αρχικά από μια ιδιοτροπία της ερευνητικής ομάδας. Αρχικά ήθελαν να χρησιμοποιήσουν εξαιρετικά λευκή βαφή για να αντικαταστήσουν τα παραδοσιακά κλιματιστικά για την ψύξη του σπιτιού. Μετά από αυτό, έκαναν πολλές βελτιώσεις με βάση τη βαφή ψύξης ακτινοβολίας που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1970 και διεξήγαγαν περισσότερα από έξι χρόνια έρευνας και πειραμάτων αναλογίας. Για την επιλογή του υλικού βάσης της βαφής εξέτασαν αρχικά περισσότερα από 100 διαφορετικά υλικά. Μετά από πολλά πειράματα, μείωσαν σταδιακά το εύρος σε 10. Μετά από αυτό, διεξήγαγαν διασταυρούμενες δοκιμές 50 διαφορετικών τύπων για καθεμία από αυτές τις 10 ομάδες υλικών.

 

Αρχικά έλαβαν μια λευκή βαφή με βάση το ανθρακικό ασβέστιο, αλλά το ανθρακικό ασβέστιο μπορεί να αντιδράσει σε ακραίες καιρικές συνθήκες όπως η όξινη βροχή και να προκαλέσει φθορά της βαφής, έτσι κυκλοφόρησαν μια βαφή με βάση το θειικό βάριο και βελτιστοποίησαν συγκεκριμένα τη σταθερότητα της βαφής για πολύπλοκα εξωτερικά περιβάλλοντα, και τελικά επιλέχθηκε μια σύνθεση σύνθετης βαφής θειικού βαρίου-ακρυλικού οξέος με συγκέντρωση όγκου 60%. Αυτό δείχνει επίσης ότι το ανθρακικό ασβέστιο δεν είναι τόσο καλό όσο το θειικό βάριο σε αντίσταση σε οξέα και αλκάλια.

 

Ο καθηγητής Xiulin Ruan είπε ότι ο νέος τύπος χρώματος που ανακάλυψαν είναι ανώτερος από άλλα εμπορικά λευκά χρώματα που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος όσον αφορά την ανακλαστικότητα, την απόδοση ψύξης και τη σταθερότητα. Ταυτόχρονα, η διαδικασία κατασκευής του είναι συμβατή με τις συνηθισμένες εμπορικές διαδικασίες βαφής και το κόστος είναι ελεγχόμενο. Επομένως, αυτό το χρώμα έχει ευρείες προοπτικές εφαρμογής για τη μείωση του κόστους ψύξης του χώρου, την καταπολέμηση των επιπτώσεων των αστικών νησιών και την άμβλυνση της υπερθέρμανσης του πλανήτη στο μέλλον. Σε συνέντευξή του στο BBC, είπε επίσης: «Κάναμε έναν πολύ πρόχειρο υπολογισμό ότι μόνο το 1% της επιφάνειας της γης (ίσως ορισμένοι βράχοι σε ακατοίκητες περιοχές) πρέπει να επικαλυφθεί με αυτό το χρώμα για να παίξει ρόλο στην καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής. σε κάποιο βαθμό».

 

Δώστε προσοχή στο καταβυθισμένο θειικό βάριο της Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.

Η Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. έχει τη δυνατότητα να παράγει διάφορα προϊόντα ιζηματοποιημένου θειικού βαρίου με μέσο μέγεθος σωματιδίων από 30 νανόμετρα έως 10 μικρά, εστιάζοντας στην παροχή εξατομικευμένων προϊόντων και υπηρεσιών. Αξίζει να αναφέρουμε ότι μπορούμε να πραγματοποιήσουμε διαφορετικές επιφανειακές επεξεργασίες σε προϊόντα σύμφωνα με τις ανάγκες των πελατών.

 

Με βάση την έρευνα της ομάδας του καθηγητή Xiulin Ruan, το θειικό βάριο δημιουργεί την πιο λευκή βαφή στον κόσμο, η οποία δείχνει ότι το καταβυθισμένο θειικό βάριο της Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. παίζει σημαντικό ρόλο ως λειτουργικό πρόσθετο στις εφαρμογές επικάλυψης. Το θειικό βάριο έχει υψηλή λευκότητα και αντοχή σε οξύ και αλκάλιο. Παράγεται με συνδυασμό σκονών διαφορετικών μεγεθών σωματιδίων, γεγονός που μπορεί να κάνει την επίστρωση να έχει την ευρύτερη φασματική σκέδαση και να βοηθήσει στην απόκτηση της υψηλότερης ανακλαστικότητας. Ονομάζεται θερμοανακλαστική επίστρωση.

 

Οι μηχανικοί της Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. είπαν επίσης ότι προσθέτοντας υψηλές συγκεντρώσεις θειικού βαρίου και συνδυασμούς διαφορετικών μεγεθών σωματιδίων θειικού βαρίου για τη μείωση των χασμάτων μεταξύ των σωματιδίων και τη βελτίωση της ανάκλασης, μπορούν να προστεθούν περισσότερα λόγω της χαμηλής τιμής απορρόφησης λαδιού θειικού βαρίου. Το κατακρημνισμένο θειικό βάριο μας έχει στενή κατανομή μεγέθους σωματιδίων και πιο ομοιόμορφα σωματίδια. Το αποτέλεσμα θα είναι καλύτερο μέσω του συνδυασμού διαφορετικών μεγεθών σωματιδίων. Το Ultra White Sulfate Barium είναι πολύ δημοφιλές σε επιστρώσεις που απαιτούν υψηλή στιλπνότητα και το Extinction Sulfate Barium έχει επίσης τα μοναδικά του χαρακτηριστικά σε ματ και ημι-ματ επιστρώσεις.

 

 

Η ομάδα του καθηγητή Xiulin Ruan έχει κάνει σπουδαία επιτεύγματα όχι μόνο σε αρχιτεκτονικές επιστρώσεις, αλλά και σε βαφές με σπρέι για αυτοκίνητα, αεροπλάνα και διαστημόπλοια. Το θειικό βάριο μπορεί να αυξήσει την περιεκτικότητα σε στερεά και να μειώσει τις πτητικές οργανικές ενώσεις, κάτι που μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της κατανάλωσης του κλιματισμού, και δεδομένου ότι αυτά τα συστήματα κλιματισμού καταναλώνουν καύσιμο, μπορεί επίσης να βοηθήσει στην εξοικονόμηση βενζίνης. Σε εφαρμογές επίστρωσης, η προσθήκη καταβυθισμένου θειικού βαρίου, ενός λειτουργικού υλικού, μπορεί να καταπολεμήσει την υπερθέρμανση του πλανήτη διατηρώντας την επιφάνεια αρκετά δροσερή ώστε να μειώσει την ανάγκη για εσωτερικό κλιματισμό.