Pada siang hari di hari musim panas yang cerah, suhu atap datar berwarna gelap konvensional bisa mencapai 150 derajat Fahrenheit (65 derajat Celcius), menurut Departemen Energi AS . Panas itu akan menghangatkan bagian dalam gedung atau rumah juga, sehingga perlu menggunakan AC — pengeluaran energi yang pada gilirannya sering membutuhkan pembakaran bahan bakar fosil di pembangkit listrik, yang emisinya berkontribusi pada perkembangan perubahan iklim. Ini adalah masalah rumit yang mungkin mudah dipecahkan, jika kita hanya memiliki atap yang memantulkan energi matahari kembali ke langit, alih-alih menyerapnya.
Cat Terputih yang Pernah Dibuat
Itulah mengapa pengembangan para peneliti dari cat paling putih yang pernah dibuat — formulasi "ultra-putih" yang memantulkan hingga 98,1 persen sinar matahari - bisa menjadi masalah yang sangat besar dalam upaya mengurangi konsumsi energi dan memerangi pemanasan bumi kita. planet. Terobosan ini dirinci dalam artikel ini , yang diterbitkan 15 April 2021, di Applied Materials & Interfaces, jurnal American Chemical Society (ACS).
"Cat ini tidak hanya memantulkan sebagian besar sinar matahari untuk menghindari panas berlebih, tetapi juga mendinginkan dirinya sendiri lebih dingin daripada udara di sekitarnya, bahkan di bawah sinar matahari langsung," Xiangyu Li , penulis pertama makalah tersebut, mengatakan melalui email. Dia adalah peneliti postdoctoral di Massachusetts Institute of Technology yang mengerjakan proyek tersebut saat di sekolah pascasarjana di Purdue. (Rekan penulisnya termasuk Joseph Peoples , Peiyan Yao dan penulis korespondensi Xiulin Ruan , seorang profesor teknik mesin di Purdue, yang memimpin Laboratorium Transportasi dan Konversi Energi Skala Nano universitas .)
"Dalam beberapa hal, ini adalah penyejuk udara yang efektif tanpa mengkonsumsi listrik," kata Li.
Cat tidak hanya menyerap sangat sedikit energi dari sinar matahari, tetapi juga memancarkan energi panas dalam kisaran inframerah kembali ke atmosfer, sehingga ia bergerak keluar dan menjauh dari Bumi. "Kedua efek tersebut membantu mengurangi kebutuhan listrik atau pendinginan," kata Li.
Para peneliti telah mencoba membuat cat yang dapat digunakan dalam pendinginan pasif sejak tahun 1970-an, tetapi kebanyakan dari cat tersebut telah menyerap terlalu banyak sinar matahari, sehingga tidak memberikan efek pendinginan di siang hari, Li menjelaskan. Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan juga telah mengeksplorasi teknologi eksotis untuk menciptakan permukaan yang memantulkan cahaya, seperti film berstruktur nano berlapis-lapis, tetapi solusi tersebut cenderung mahal dan tidak mudah terukur untuk bangunan, menurut Li.
Itu membuat para peneliti kembali berpikir bahwa pendekatan terbaik "adalah dalam bentuk komposit partikel-polimer, yang mirip dengan cat komersial," jelas Li.
Cat putih biasa tidak cukup putih untuk banyak membantu pendinginan pasif — cat ini hanya memantulkan 80 hingga 90 persen sinar matahari, dan menjadi lebih hangat karena menyerap sinar ultraviolet. Jadi, tugas menjadi menemukan cara untuk membuat cat putih menjadi lebih putih. Dan itu ternyata menjadi tantangan.
"Kami pertama kali mencoba beberapa bahan dengan celah pita elektron tinggi untuk menghindari penyerapan matahari," kata Li. "Namun, cat sering muncul semi-transparan pada ketebalan rendah karena kurangnya kemampuan untuk memantulkan sinar matahari. Selama penelitian kami sebelumnya tentang cat komersial dan pemodelan teoritis, kami mengidentifikasi bahwa konsentrasi tinggi dan distribusi ukuran partikel yang luas bermanfaat. menerapkan dua pendekatan ini, kami melihat solusi cat tampak lebih putih dibandingkan dengan upaya sebelumnya."
Seperti yang dijelaskan Li dalam rilis berita Purdue , para peneliti melihat "berbagai produk komersial, pada dasarnya apa pun yang berwarna putih." Akhirnya, "[kami] menemukan bahwa dengan menggunakan barium sulfat, Anda secara teoritis dapat membuat benda-benda menjadi sangat, sangat reflektif, yang berarti bahwa mereka benar-benar putih."
Anda mungkin pernah mendengar tentang barium sulfat sebelumnya. Ini adalah bahan yang diminum pasien medis dalam bentuk minuman atau tablet untuk melapisi kerongkongan, lambung, dan usus ketika mereka menjalani pemeriksaan X-ray atau CT scan, sehingga dokter dapat melihat area yang sakit atau rusak dengan lebih jelas, menurut MedlinePlus . Sebagai bahan cat, Li mencatat, sudah tersedia secara luas dan aman bagi manusia dan lingkungan.
Para peneliti menggunakan berbagai ukuran partikel barium sulfat dalam cat, yang memungkinkan cat untuk menyebarkan lebih banyak spektrum.
Mereka juga harus memastikan bahwa cat akan bertahan cukup lama di luar agar cocok untuk mengecat atap. "Kami menguji ketahanan abrasi, pelapukan luar ruangan selama tiga minggu, dan uji bilas air," Li menjelaskan. "Ketiganya menunjukkan hasil yang menjanjikan sebagai uji ketahanan awal. Kami juga menguji viskositas, dan cat dapat disikat dan dikeringkan sangat mirip dengan cat komersial. Juga dapat dibuat dengan cara yang sama. Dalam pekerjaan ini, kami tidak hanya mencapai cat yang lebih unggul dari cat komersial, tetapi juga tidak memerlukan peralatan atau bahan khusus untuk membuat, mengangkut, atau mengaplikasikan cat."
Cat ultra-putih terlihat sangat mirip dengan cat putih biasa, karena perbedaan reflektifitas, meskipun signifikan dalam hal pendinginan, tidak terlihat oleh mata manusia. "Di koran, kami memiliki foto kedua cat, yang terlihat hampir identik satu sama lain," kata Li.
Langkah selanjutnya dalam penelitian ini adalah mengoptimalkan cat untuk daya tahan jangka panjang di bawah berbagai kondisi cuaca. Belum ada tanggal target untuk siap dipasarkan, jadi jangan mencarinya di toko perangkat keras lokal dulu.
Sekarang Itu Menarik
Kebalikan dari ultra-putih mungkin Vantablack , nama merek untuk jenis lapisan super-hitam yang memantulkan kurang dari 1 persen cahaya, yang dikembangkan oleh perusahaan Inggris bernama Surrey NanoSystems .
