ABD Enerji Bakanlığı'na göre , güneşli bir yaz gününde öğle saatlerinde, geleneksel koyu renkli düz çatının sıcaklığı 150 Fahrenheit'e (65 santigrat derece) ulaşabilir . Bu ısı, bir binanın veya evin içini de ısıtacak ve klimanın kullanılmasını gerekli hale getirecektir - bu, genellikle elektrik santrallerinde fosil yakıtların yakılmasını gerektiren ve emisyonları iklim değişikliğinin ilerlemesine katkıda bulunan bir enerji harcamasıdır. Güneş enerjisini emmek yerine gökyüzüne geri yansıtan çatılarımız olsaydı, kolayca çözülebilecek baş döndürücü bir problem.
Şimdiye Kadarki En Beyaz Boya
Bu nedenle, araştırmacıların şimdiye kadar yaratılmış en beyaz boyayı geliştirmeleri - güneş ışığının yüzde 98,1'ini yansıtan "ultra beyaz" bir formülasyon - enerji tüketimini azaltma ve dünyamızın ısınmasıyla mücadele etme çabalarında gerçekten büyük bir olay olabilir. gezegen. Bu buluş , bir American Chemical Society (ACS) dergisi olan Applied Materials & Interfaces'de 15 Nisan 2021'de yayınlanan bu makalede ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
Gazetenin ilk yazarı Xiangyu Li , e-posta yoluyla “Bu boya, aşırı ısınmayı önlemek için yalnızca güneş ışığının çoğunu yansıtmakla kalmıyor, aynı zamanda doğrudan güneş ışığı altında bile kendisini çevreleyen havadan daha soğuk soğutuyor” diyor. Purdue'daki yüksek lisans okulundayken proje üzerinde çalışan Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde doktora sonrası araştırmacıdır. (Ortak yazarları arasında Joseph Peoples , Peiyan Yao ve üniversitenin Nano Ölçekli Enerji Taşıma ve Dönüşüm Laboratuvarı'na liderlik eden Purdue'da makine mühendisliği profesörü olan ilgili yazar Xiulin Ruan yer alıyor .)
Li, "Bir şekilde, herhangi bir elektrik tüketmeden etkili bir şekilde bir klimadır" diyor.
Boya sadece güneş ışığından çok az enerji emmekle kalmaz, aynı zamanda kızılötesi aralıktaki termal enerjiyi atmosfere geri yayar, böylece Dünya'dan uzaklaşır. Li, "Her iki etki de elektrik veya soğutma ihtiyaçlarını azaltmaya yardımcı oluyor" diyor.
Li, araştırmacıların 1970'lerden beri pasif soğutmada kullanılabilecek boyalar yapmaya çalıştıklarını, ancak çoğunun çok fazla güneş ışığını emdiğini ve bu nedenle gündüz herhangi bir soğutma etkisi sağlamadıklarını açıklıyor. Son yıllarda bilim adamları, çok katmanlı nano yapılı filmler gibi ışığı yansıtan yüzeyler oluşturmak için egzotik teknolojileri de araştırıyorlar, ancak bu çözümler pahalı olma eğilimindedir ve Li'ye göre binalara kolayca ölçeklenemez.
Bu, araştırmacıları en iyi yaklaşımın "ticari boyaya benzeyen partikül-polimer kompozit formunda" olduğunu düşünmeye geri getirdi, diye açıklıyor Li.
Sıradan beyaz boya, pasif soğutmaya pek yardımcı olacak kadar beyaz değildir - güneş ışığının yalnızca yüzde 80 ila 90'ını yansıtır ve aslında ultraviyole ışığını emerek ısınır. Böylece görev, beyaz boyayı daha da beyaz yapmanın bir yolunu bulmak oldu. Ve bu bir meydan okuma olduğu ortaya çıktı.
Li, "Güneş emilimini önlemek için ilk önce yüksek elektron bant aralığına sahip birden fazla malzeme denedik" diyor. "Ancak, güneş ışığını yansıtma yeteneğinin olmaması nedeniyle boyalar genellikle düşük kalınlıkta yarı şeffaf görünüyordu. Daha önceki ticari boyalar ve teorik modelleme çalışmalarımız sırasında, hem yüksek konsantrasyon hem de geniş partikül boyutu dağılımının faydalı olduğunu tespit ettik. Bu iki yaklaşımı uyguladığımızda, boya çözümünün önceki denemelere kıyasla daha beyaz göründüğünü gördük."
Li'nin Purdue haber bülteninde açıkladığı gibi , araştırmacılar "çeşitli ticari ürünlere, temelde beyaz olan her şeye" baktılar. Sonunda, "[w]e, baryum sülfat kullanarak teorik olarak şeyleri gerçekten, gerçekten yansıtıcı hale getirebileceğinizi keşfettik, bu da onların gerçekten, gerçekten beyaz oldukları anlamına geliyor."
Baryum sülfatı daha önce duymuş olabilirsiniz. MedlinePlus'a göre, doktorların hastalıklı veya hasarlı bölgeleri daha net görebilmeleri için, tıbbi hastaların X-ray muayenesi veya BT taraması sırasında yemek borusu, mide ve bağırsakları kaplamak için içecek veya tablet şeklinde aldıkları şeylerdir . Bir boya bileşeni olarak Li, bunun zaten yaygın olarak bulunduğunu ve insanlar ve çevre için güvenli olduğunu belirtiyor.
Araştırmacılar boyada çeşitli boyutlarda baryum sülfat parçacıkları kullandılar ve bu da boyanın spektrumun daha fazla dağılmasını sağladı.
Ayrıca, boyanın, çatıları boyamaya uygun olacak kadar dışarıda yeterince dayanacağından da emin olmaları gerekiyordu. Li, "Aşınma direncini, üç haftalık dış hava koşullarını ve suyla durulama testini test ettik" diye açıklıyor. "Üçü de ilk dayanıklılık testleri olarak umut verici sonuçlar gösterdi. Viskoziteyi de test ettik ve boyalar ticari boyalara çok benzer şekilde fırçalanıp kurutulabilir. Benzer şekilde de üretilebilir. Bu çalışmada sadece ticari boyadan daha üstün olan, ancak aynı zamanda boyayı imal etmek, taşımak veya uygulamak için özel ekipman veya malzemelere ihtiyaç duymayan boya."
Ultra beyaz boya normal beyaz boyaya oldukça benzer, çünkü yansıtmadaki fark soğutma açısından önemli olsa da insan gözüyle algılanamaz. Li, "Gazetede, birbirine neredeyse aynı görünen her iki boyanın da bir fotoğrafı var" diyor.
Araştırmadaki bir sonraki adım, farklı hava koşulları altında uzun süreli dayanıklılık için boyayı optimize etmektir. Pazara hazır olması için henüz bir hedef tarih yok, bu yüzden henüz yerel hırdavatçıda arama yapmayın.
Şimdi Bu İlginç
Ultra beyazın tersi, Surrey NanoSystems adlı bir İngiliz şirketi tarafından geliştirilen, ışığın yüzde 1'inden daha azını yansıtan bir tür süper siyah kaplamanın markası olan Vantablack olabilir .
