미국 에너지부 에 따르면 화창한 여름날 정오에 기존의 어두운 색 평평한 지붕 의 온도는 화씨 150도(섭씨 65도)에 도달할 수 있습니다 . 그 열은 건물이나 집의 내부도 따뜻하게 하여 에어컨 을 사용해야 합니다. 에너지 소비는 종종 발전소에서 화석 연료를 태워야 하며 배출 가스는 기후 변화의 진행에 기여합니다. 태양 에너지를 흡수하는 대신 하늘로 다시 반사하는 지붕만 있다면 쉽게 해결할 수 있는 끔찍한 문제입니다.
지금까지 만들어진 가장 하얀 페인트
그렇기 때문에 연구원들이 개발한 가장 흰색의 페인트 , 즉 최대 98.1%의 햇빛을 반사하는 "초백색" 제형이 에너지 소비를 줄이고 지구 온난화를 방지하기 위한 노력에서 정말 큰 일이 될 수 있는 이유입니다. 행성. 획기적인 발전은 2021년 4월 15일 미국 화학 학회(ACS) 저널인 Applied Materials & Interfaces에 게재된 이 기사 에 자세히 설명되어 있습니다.
논문의 제1저자인 Xiangyu Li 는 이메일을 통해 "이 페인트는 과열을 피하기 위해 대부분의 햇빛을 반사할 뿐만 아니라 직사광선 아래에서도 주변 공기보다 더 차갑게 냉각됩니다." 라고 말했습니다. 그는 매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology)의 박사후 연구원으로 Purdue의 대학원에서 이 프로젝트에 참여했습니다. (그의 공동 저자로는 Joseph Peoples , Peiyan Yao 및 교신 저자 Xiulin Ruan , Purdue의 기계 공학 교수이자 대학의 Nanoscale Energy Transport and Conversion Laboratory 를 이끌고 있습니다.)
"어떤 면에서는 전기를 소비하지 않는 효과적인 에어컨입니다."라고 Li는 말합니다.
페인트는 햇빛으로부터 매우 적은 에너지를 흡수할 뿐만 아니라 적외선 범위의 열 에너지를 다시 대기로 방출하여 지구 안팎으로 이동합니다. "두 효과 모두 전기 또는 냉각 요구 사항을 줄이는 데 도움이 됩니다."라고 Li는 말합니다.
연구자들은 1970년대부터 수동 냉각에 사용할 수 있는 페인트를 만들기 위해 노력해 왔지만 대부분이 햇빛을 너무 많이 흡수하여 낮에는 냉각 효과를 제공하지 못한다고 Li는 설명합니다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 다층 나노구조 필름과 같은 빛을 반사하는 표면을 만들기 위한 이국적인 기술을 탐구해 왔지만 이러한 솔루션은 비용이 많이 들고 건물에 쉽게 확장할 수 없는 경향이 있다고 Li에 따르면 말입니다.
이것은 연구자들이 최고의 접근 방식이 "상업용 페인트와 유사한 입자-고분자 합성물의 형태"라고 생각하게 했다고 Li가 설명합니다.
일반 흰색 페인트는 수동 냉각에 많은 도움이 될 만큼 충분히 흰색이 아닙니다. 햇빛의 80~90%만 반사하고 실제로는 자외선을 흡수하여 따뜻해집니다. 그래서 과제는 흰색 페인트를 더 희게 만드는 방법을 찾는 것이 되었습니다. 그리고 그것은 도전으로 밝혀졌습니다.
"우리는 먼저 태양 흡수를 피하기 위해 높은 전자 밴드 갭을 가진 여러 재료를 시도했습니다."라고 Li가 말했습니다. "그러나 페인트는 햇빛을 반사하는 능력이 부족하여 얇은 두께에서 반투명하게 나타나는 경우가 많습니다. 상업용 페인트 및 이론적인 모델링에 대한 이전 연구에서 우리는 높은 농도와 넓은 입자 크기 분포가 모두 유익하다는 것을 확인했습니다. 이 두 가지 접근 방식을 구현한 결과 페인트 용액이 이전 시도에 비해 더 희게 나타나는 것을 보았습니다."
Li가 퍼듀의 보도 자료 에서 설명했듯이 연구원들은 "다양한 상업용 제품, 기본적으로 흰색인 모든 제품"을 조사했습니다. 결국 "[w] 황산바륨을 사용하면 이론적으로 사물을 정말, 정말 반사적으로 만들 수 있다는 사실을 발견했습니다.
황산바륨에 대해 들어본 적이 있을 것입니다. MedlinePlus 에 따르면 의료 환자가 X-선 검사 또는 CT 스캔을 받을 때 식도, 위 및 내장을 코팅하기 위해 음료 또는 정제 형태로 섭취하는 것이므로 의사가 병이 있거나 손상된 부위를 더 명확하게 볼 수 있습니다 . Li는 페인트 성분으로서 이미 널리 이용 가능하고 인간과 환경에 안전하다고 말합니다.
연구원 들은 페인트 에 다양한 크기의 황산바륨 입자 를 사용하여 페인트가 더 많은 스펙트럼을 흩어지게 했습니다.
그들은 또한 페인트가 지붕을 칠하는 데 적합하도록 외부에서 충분히 오래 지속되는지 확인해야 했습니다. "우리는 내마모성, 3주간의 야외 내후성 및 물 헹굼 테스트를 테스트했습니다."라고 Li가 설명합니다. "세 가지 모두 초기 내구성 테스트에서 유망한 결과를 보여주었습니다. 우리는 점도를 테스트했으며 페인트는 상용 페인트와 매우 유사한 브러시 및 건조가 가능합니다. 유사한 방식으로 제작할 수도 있습니다. 이 작업에서 우리는 상업용 도료보다 우수하지만 도료를 제작, 운송 또는 적용하기 위해 특수 장비나 재료가 필요하지 않은 도료."
초백색 페인트는 반사율의 차이가 냉각 측면에서 중요하지만 사람의 눈으로는 감지할 수 없기 때문에 일반 흰색 페인트와 매우 유사해 보입니다. "이 논문에서 우리는 서로 거의 동일하게 보이는 두 페인트의 사진을 가지고 있습니다."라고 Li가 말했습니다.
연구의 다음 단계는 다양한 기상 조건에서 장기간 내구성을 위해 페인트를 최적화하는 것입니다. 아직 시장에 출시될 목표 날짜가 없으므로 아직 가까운 철물점에서 검색하지 마십시오.
흥미롭네요
울트라 화이트의 반대는 Surrey NanoSystems 라는 영국 회사에서 개발한 1% 미만의 빛을 반사하는 슈퍼 블랙 코팅 유형의 브랜드 이름인 Vantablack 일 수 있습니다 .
