ตอนเที่ยงของวันในฤดูร้อนที่มีแดดจ้า อุณหภูมิของหลังคา เรียบสีเข้มแบบธรรมดา อาจสูงถึง 150 องศาฟาเรนไฮต์ (65 องศาเซลเซียส) ตามรายงานของกระทรวงพลังงานสหรัฐ ความร้อนนั้นจะทำให้ภายในอาคารหรือบ้านอบอุ่นขึ้นเช่นกัน ทำให้จำเป็นต้องใช้เครื่องปรับอากาศซึ่งเป็นค่าใช้จ่ายด้านพลังงานที่มักจะต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในโรงไฟฟ้า ซึ่งการปล่อยมลพิษมีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เป็นปัญหาที่น่าสยดสยองที่อาจแก้ไขได้ง่าย ถ้าเรามีเพียงหลังคาที่สะท้อนพลังงานแสงอาทิตย์กลับขึ้นไปบนท้องฟ้า แทนที่จะดูดซับมัน
สีขาวที่สุดที่เคยสร้างมา
นั่นเป็นเหตุผลที่ว่าทำไมการพัฒนาของนักวิจัยในเรื่องสีที่ขาวที่สุดเท่าที่เคยมีมาซึ่งเป็นสูตร "สีขาวพิเศษ" ที่สะท้อนแสงได้ถึง 98.1 เปอร์เซ็นต์ของแสงแดด อาจกลายเป็นเรื่องใหญ่ในความพยายามที่จะลดการใช้พลังงานและต่อสู้กับภาวะโลกร้อน ดาวเคราะห์. ความก้าวหน้านี้มีรายละเอียดอยู่ในบทความนี้ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่ 15 เมษายน พ.ศ. 2564 ในวารสาร Applied Materials & Interfaces ซึ่งเป็นวารสารของ American Chemical Society (ACS)
Xiangyu Li ผู้เขียนคนแรกของหนังสือพิมพ์กล่าวว่า "สีนี้ไม่เพียงสะท้อนแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป แต่ยังทำให้ตัวเองเย็นลงกว่าอากาศโดยรอบ แม้จะอยู่ภายใต้แสงแดดโดยตรง" Xiangyu Liผู้เขียนคนแรกของหนังสือพิมพ์กล่าวผ่านอีเมล เขาเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ ซึ่งทำงานในโครงการนี้ขณะเรียนระดับบัณฑิตศึกษาที่ Purdue (ผู้เขียนร่วมของเขา ได้แก่Joseph Peoples , Peiyan Yao และผู้เขียนที่เกี่ยวข้องXiulin Ruanศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลที่ Purdue ซึ่งเป็นผู้นำห้องปฏิบัติการขนส่งและการแปลงพลังงานระดับนาโน ของมหาวิทยาลัย )
"ในทางใดทางหนึ่ง มันเป็นเครื่องปรับอากาศอย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า" หลี่กล่าว
สีไม่เพียงดูดซับพลังงานเพียงเล็กน้อยจากแสงแดดเท่านั้น แต่ยังปล่อยพลังงานความร้อนในช่วงอินฟราเรดกลับสู่ชั้นบรรยากาศด้วยเพื่อให้เดินทางออกจากโลก "ผลกระทบทั้งสองช่วยลดความต้องการไฟฟ้าหรือความเย็น" หลี่กล่าว
นักวิจัยพยายามทำสีที่สามารถนำมาใช้ในการทำความเย็นแบบพาสซีฟได้ตั้งแต่ปี 1970 แต่สีส่วนใหญ่ดูดซับแสงแดดมากเกินไป เพื่อไม่ให้เกิดผลเย็นใดๆ ในตอนกลางวัน Li อธิบาย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ยังได้สำรวจเทคโนโลยีที่แปลกใหม่สำหรับการสร้างพื้นผิวสะท้อนแสง เช่น ฟิล์มที่มีโครงสร้างนาโนหลายชั้น แต่โซลูชันเหล่านี้มักจะมีราคาแพงและไม่สามารถปรับขนาดได้สำหรับอาคารตามรายงานของ Li
นั่นทำให้นักวิจัยกลับมาคิดว่าแนวทางที่ดีที่สุด "อยู่ในรูปแบบของคอมโพสิตโพลีเมอร์ซึ่งคล้ายกับสีเชิงพาณิชย์" Li อธิบาย
สีขาวธรรมดาไม่ขาวมากพอที่จะช่วยในการระบายความร้อนแบบพาสซีฟ - มันสะท้อนแสงได้เพียง 80 ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ของแสงแดดและอุ่นขึ้นจากการดูดซับแสงอัลตราไวโอเลต งานนี้จึงได้หาวิธีทำให้สีขาวดูขาวยิ่งขึ้น และนั่นกลายเป็นความท้าทาย
"ครั้งแรกที่เราลองใช้วัสดุหลายชนิดที่มีช่องว่างของแถบอิเล็กตรอนสูงเพื่อหลีกเลี่ยงการดูดกลืนแสงอาทิตย์" หลี่กล่าว "อย่างไรก็ตาม สีมักจะปรากฏกึ่งโปร่งแสงที่ความหนาต่ำเนื่องจากขาดความสามารถในการสะท้อนแสงอาทิตย์ ในระหว่างการศึกษาสีเชิงพาณิชย์และแบบจำลองทางทฤษฎีครั้งก่อนๆ เราพบว่าทั้งความเข้มข้นสูงและการกระจายขนาดอนุภาคในวงกว้างนั้นมีประโยชน์ ในขณะที่เรา เมื่อนำสองวิธีนี้ไปใช้ เราเห็นว่าสารละลายสีดูขาวขึ้นเมื่อเทียบกับความพยายามครั้งก่อน"
ตามที่ Li อธิบายในข่าวประชาสัมพันธ์ของ Purdueนักวิจัยมองว่า "ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ต่างๆ โดยทั่วไปแล้วจะเป็นอะไรก็ได้ที่เป็นสีขาว" ในที่สุด "[w]e พบว่าการใช้แบเรียมซัลเฟตในทางทฤษฎี คุณสามารถสร้างสิ่งต่างๆ ให้สะท้อนแสงได้จริงๆ ซึ่งหมายความว่าพวกมันขาวจริงๆ"
คุณอาจเคยได้ยินแบเรียมซัลเฟตมาก่อน เป็นสิ่งที่ผู้ป่วยทางการแพทย์ใช้ในรูปแบบเครื่องดื่มหรือแท็บเล็ตเพื่อเคลือบหลอดอาหาร กระเพาะอาหารและลำไส้ เมื่อได้รับการตรวจเอ็กซ์เรย์หรือซีทีสแกน เพื่อให้แพทย์สามารถมองเห็นบริเวณที่เป็นโรคหรือเสียหายได้ชัดเจนยิ่งขึ้นตามMedlinePlus ในฐานะที่เป็นส่วนผสมของสี Li ตั้งข้อสังเกตว่าสามารถใช้ได้กันอย่างแพร่หลายและปลอดภัยต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม
นักวิจัยใช้อนุภาคแบเรียมซัลเฟตขนาดต่างๆ ในสี ซึ่งช่วยให้สีกระจายสเปกตรัมได้มากขึ้น
พวกเขายังต้องทำให้แน่ใจว่าสีภายนอกจะอยู่ได้นานพอที่จะเหมาะสำหรับการทาสีหลังคา "เราทดสอบความทนทานต่อการขัดถู สภาพดินฟ้าอากาศกลางแจ้ง 3 สัปดาห์ และการทดสอบการล้างด้วยน้ำ" Li อธิบาย "ทั้งสามแสดงผลลัพธ์ที่น่าพึงพอใจในการทดสอบความทนทานเบื้องต้น เรายังทดสอบความหนืดด้วย และสีสามารถแปรงและทำให้แห้งได้ใกล้เคียงกับสีเชิงพาณิชย์มาก นอกจากนี้ยังสามารถประดิษฐ์ขึ้นในลักษณะเดียวกัน ในงานนี้ เราไม่เพียงแต่บรรลุ สีที่เหนือกว่าสีเชิงพาณิชย์ แต่ยังไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์หรือวัสดุเฉพาะในการประดิษฐ์ ขนส่ง หรือใช้สี"
สีขาวพิเศษดูค่อนข้างคล้ายกับสีขาวทั่วไป เนื่องจากความแตกต่างในการสะท้อนแสงในขณะที่มีนัยสำคัญในแง่ของการระบายความร้อนนั้นมองไม่เห็นในสายตามนุษย์ "ในกระดาษ เรามีรูปถ่ายของทั้งสองสี ซึ่งเกือบจะเหมือนกันทุกสี" หลี่กล่าว
ขั้นตอนต่อไปในการวิจัยคือการปรับสีให้เหมาะสมเพื่อความทนทานในระยะยาวภายใต้สภาพอากาศประเภทต่างๆ ยังไม่มีกำหนดวันที่ที่จะวางจำหน่าย ดังนั้นอย่าเพิ่งค้นหาที่ร้านฮาร์ดแวร์ในพื้นที่
ตอนนี้น่าสนใจ
สิ่งที่ตรงกันข้ามกับ ultra-white อาจเป็นVantablackซึ่งเป็นชื่อแบรนด์สำหรับการเคลือบแบบซุปเปอร์แบล็คที่สะท้อนแสงได้น้อยกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ พัฒนาโดยบริษัทภาษาอังกฤษชื่อSurrey NanoSystems
