À midi par une journée d'été ensoleillée, la température d'un toit plat classique de couleur foncée peut atteindre 150 degrés Fahrenheit (65 degrés Celsius), selon le Département américain de l'énergie . Cette chaleur réchauffera également l'intérieur d'un bâtiment ou d'une maison, ce qui rendra nécessaire l'utilisation de la climatisation - une dépense énergétique qui à son tour nécessite souvent la combustion de combustibles fossiles dans les centrales électriques, dont les émissions contribuent à la progression du changement climatique. C'est un problème épineux qui pourrait être facilement résolu, si nous n'avions que des toits qui réfléchissaient l'énergie solaire vers le ciel, au lieu de l'absorber.
La peinture la plus blanche jamais créée
C'est pourquoi le développement par les chercheurs de la peinture la plus blanche jamais créée - une formulation "ultra-blanche" qui reflète jusqu'à 98,1 % de la lumière du soleil - pourrait s'avérer très important dans l'effort de réduction de la consommation d'énergie et de lutte contre le réchauffement de notre vie. planète. La percée est détaillée dans cet article , publié le 15 avril 2021, dans Applied Materials & Interfaces, une revue de l'American Chemical Society (ACS).
"Cette peinture reflète non seulement la majorité de la lumière du soleil pour éviter la surchauffe, mais se refroidit également plus froide que l'air qui l'entoure, même sous la lumière directe du soleil", explique Xiangyu Li , le premier auteur de l'article, par e-mail. C'est un chercheur postdoctoral au Massachusetts Institute of Technology qui a travaillé sur le projet pendant ses études supérieures à Purdue. (Ses co-auteurs incluent Joseph Peoples , Peiyan Yao et l'auteur correspondant Xiulin Ruan , professeur de génie mécanique à Purdue, qui dirige le Nanoscale Energy Transport and Conversion Laboratory de l'université .)
"D'une certaine manière, c'est effectivement un climatiseur sans consommer d'électricité", explique Li.
Non seulement la peinture absorbe très peu d'énergie de la lumière du soleil, mais elle émet également de l'énergie thermique dans la gamme infrarouge vers l'atmosphère, de sorte qu'elle s'éloigne de la Terre. "Les deux effets aident à réduire les besoins en électricité ou en refroidissement", explique Li.
Les chercheurs essaient de fabriquer des peintures qui pourraient être utilisées dans le refroidissement passif depuis les années 1970, mais la plupart d'entre elles ont absorbé trop de lumière solaire, de sorte qu'elles ne fournissent aucun effet de refroidissement pendant la journée, explique Li. Ces dernières années, les scientifiques ont également exploré des technologies exotiques pour créer des surfaces réfléchissant la lumière, telles que des films nanostructurés multicouches, mais ces solutions ont tendance à être coûteuses et difficilement adaptables aux bâtiments, selon Li.
Cela a ramené les chercheurs à penser que la meilleure approche "se présente sous la forme d'un composite particule-polymère, qui est similaire à la peinture commerciale", explique Li.
La peinture blanche ordinaire n'est pas assez blanche pour aider beaucoup au refroidissement passif - elle ne reflète que 80 à 90 % de la lumière du soleil et se réchauffe en fait en absorbant la lumière ultraviolette. Ainsi, la tâche est devenue de trouver un moyen de rendre la peinture blanche encore plus blanche. Et cela s'est avéré être un défi.
"Nous avons d'abord essayé plusieurs matériaux avec une bande interdite élevée pour éviter l'absorption solaire", explique Li. "Cependant, les peintures semblaient souvent semi-transparentes à faible épaisseur en raison de leur manque de capacité à réfléchir la lumière du soleil. Au cours de nos études précédentes sur les peintures commerciales et la modélisation théorique, nous avons identifié qu'une concentration élevée et une large distribution de la taille des particules étaient bénéfiques. Comme nous mis en œuvre ces deux approches, nous avons vu la solution de peinture apparaître plus blanche par rapport aux tentatives précédentes."
Comme Li l'a expliqué dans un communiqué de presse de Purdue , les chercheurs ont examiné "divers produits commerciaux, essentiellement tout ce qui est blanc". Finalement, "[w] nous avons découvert qu'en utilisant du sulfate de baryum, vous pouvez théoriquement rendre les choses vraiment, vraiment réfléchissantes, ce qui signifie qu'elles sont vraiment, vraiment blanches."
Vous avez peut-être déjà entendu parler du sulfate de baryum. C'est ce que les patients médicaux prennent sous forme de boisson ou de comprimés pour recouvrir l'œsophage, l'estomac et les intestins lorsqu'ils subissent un examen aux rayons X ou un scanner, afin que les médecins puissent voir plus clairement les zones malades ou endommagées, selon MedlinePlus . En tant qu'ingrédient de peinture, note Li, il est déjà largement disponible et sans danger pour les humains et l'environnement.
Les chercheurs ont utilisé une variété de tailles de particules de sulfate de baryum dans la peinture, ce qui a permis à la peinture de diffuser une plus grande partie du spectre.
Ils devaient également s'assurer que la peinture durerait suffisamment longtemps à l'extérieur pour convenir à la peinture des toits. "Nous avons testé la résistance à l'abrasion, les intempéries extérieures pendant trois semaines et un test de rinçage à l'eau", explique Li. "Tous les trois ont montré des résultats prometteurs lors des tests de durabilité initiaux. Nous avons également testé la viscosité, et les peintures peuvent être brossées et séchées de manière très similaire à la peinture commerciale. Elles peuvent également être fabriquées de la même manière. Dans ce travail, nous avons non seulement obtenu un une peinture supérieure à la peinture commerciale, mais qui ne nécessite pas non plus d'équipement ou de matériaux spécialisés pour fabriquer, transporter ou appliquer la peinture. »
La peinture ultra-blanche ressemble assez à la peinture blanche ordinaire, car la différence de réflectivité, bien qu'importante en termes de refroidissement, est imperceptible à l'œil humain. "Dans l'article, nous avons une photo des deux peintures, qui semblent presque identiques l'une à l'autre", explique Li.
La prochaine étape de la recherche consiste à optimiser la peinture pour une durabilité à long terme dans différentes conditions météorologiques. Il n'y a pas encore de date cible pour qu'il soit prêt pour le marché, alors ne le cherchez pas encore dans la quincaillerie locale.
Maintenant c'est intéressant
Le contraire de l'ultra-blanc pourrait être Vantablack , le nom de marque d'un type de revêtement super noir qui réfléchit moins de 1 % de la lumière, développé par une société anglaise appelée Surrey NanoSystems .
