Сульфат бария создает самую белую краску в мире
Оставить сообщение
Сюлин Руан, профессор машиностроения Университета Пердью, и его студенты создали самую белую краску в истории
Профессор Сюлин Руан из машиностроения Университета Пердью и его студенты однажды создали самую белую краску, когда-либо зарегистрированную, которая теперь включена в Книгу рекордов Гиннеса. Эта ультрабелая краска может отражать до 98,1% видимого света, а благодаря своей высокой отражательной способности она может даже излучать инфракрасное тепло от окрашенной поверхности и обладает отличными характеристиками радиационного охлаждения.
Сюлин Жуань держит в своей лаборатории образец самой белой краски за всю историю
Белый – цвет, содержащий в себе все цвета спектра. Это цвет самой высокой яркости, с которым мы сталкиваемся в повседневной жизни, и это также особый цвет. Его нельзя смешивать с другими цветами. Это самое дорогое и заветное существование в ящике с красками студентов-художников. Это также относительно дорогая краска среди автомобильных аэрозольных красок и промышленных покрытий.
Есть много причин для повышения «ценности» белого цвета. Возьмем, к примеру, белую краску, обычно используемую в промышленности. По сравнению с другими красками, на ее цвет сильнее влияют примеси, поэтому процесс ее очистки будет более сложным. В то же время белая краска легко окисляется и желтеет. Какие материалы выбрать и как стабилизировать ее матрицу – тоже технические трудности.
Короче говоря, чем белее краска, тем сложнее ее сделать. Но ученые никогда не переставали стремиться к совершенству, точно так же, как люди создали самый черный черный цвет «Ванта Блэк», который может поглощать 99,9% видимого света. Напротив, есть человек, который также одержим стремлением к идеальному белому цвету. После более чем шести лет упорной работы, проделанной им и его командой, недавно он, наконец, сделал это. Это профессор Руан Сюлин из Университета Пердью в США. Недавно он возглавил свою команду для создания самой белой белой краски в истории человечества. Эта ультрабелая краска может отражать до 98,1% видимого света, а также излучать инфракрасное тепло от окрашенной поверхности и обладает отличными характеристиками радиационного охлаждения.
Инфракрасная камера показывает, как образец самой белой краски (темно-фиолетовый квадрат посередине) на самом деле охлаждает плату ниже температуры окружающей среды, чего не делают даже коммерческие «теплоотталкивающие» краски.
С момента поступления в Университет Пердью в 2008 году профессор Сюлин Руан посвятил себя исследованиям в области энергетики и теплофизики. После недавней публикации результатов исследования супербелой краски он принял интервью во многих средствах массовой информации и рассказал о том, что, если эту краску нанести на крышу площадью около 1,000 квадратных дюймов, внутренняя часть дома может получить 10 киловатт электроэнергии. мощность охлаждения, даже прохладнее, чем в большинстве домов с центральным кондиционированием воздуха.
До этого было очень сложно добиться эффективного пассивного (радиационного) охлаждения. В настоящее время относительно продвинутым решением является использование сложных многослойных структур или отражающих металлических слоев, но это ограничивает их применение во многих областях. Другой способ — добиться пассивного охлаждения с помощью краски, но отражательная способность большинства используемых в настоящее время белых красок все еще находится в диапазоне 80%-90%, а низкая отражательная способность затрудняет поддержание прохлады поверхности. Для этого требуется нанести очень толстый слой краски, которая не только расточительна, но и очень легко затвердевает, а диапазон ее применения узок и может работать только при определенных погодных условиях.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа изобрела белое покрытие на основе карбоната кальция с отражательной способностью 95,5%. Теперь изобретенное ими новое нанокомпозитное ультрабелое покрытие на основе сульфата бария, несомненно, в большей степени способствовало развитию технологии пассивного охлаждения. Их статья была опубликована на обложке журнала «Прикладные материалы и интерфейсы Американского химического общества».
Секреты «отбеливания»
У этой супербелой краски есть два «секрета» отбеливания. Одним из них является высокая концентрация сульфата бария, добавляемого в матрицу краски. Это соединение имеет высокую электронную запрещенную зону, низкое поглощение солнечного света и высокую отражательную способность. Его часто используют в качестве наполнителя для изменения консистенции и добавляют в некоторые белые краски. Его также можно использовать в качестве отбеливающего средства и добавлять в фотобумагу и косметику.
Исследователи протестировали большое количество белых предметов, представленных на рынке, и обнаружили, что добавление сульфата бария действительно может значительно повысить отражательную способность объекта, то есть сделать его более белым; во-вторых, частицы сульфата бария внутри краски имеют разный размер и имеют большой диапазон колебаний размера. Степень, в которой каждая частица рассеивает свет, колеблется в зависимости от ее размера, поэтому чем больше диапазон размеров частиц внутри краски, тем больше видимого света может рассеивать краска.
Эффект суперпозиции этих двух «секретов» высокой концентрации и разного размера частиц делает эту новую краску чрезвычайно высокой отражательной способностью. Конечно, концентрация сульфата бария не может быть слишком высокой. Хотя высокая концентрация помогает сделать краску белее, слишком высокая концентрация также увеличивает вероятность растрескивания или отслаивания краски после высыхания, что сильно влияет на удобство использования.
Заменить кондиционер
Как мы все знаем, белый свет — это свет сложного цвета, и непрозрачный объект поглощает свет разных цветов и отражает свет одного и того же цвета, поэтому белые объекты имеют более высокую отражательную способность. Когда для окраски крыши используется белая краска, она может в значительной степени отражать солнечное тепло, эффективно уменьшая радиационную и конвекционную теплопередачу.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Geophysical Research Letters за 2010 год, если крыши домов в городе покрасить идеально белой краской, компьютерное моделирование показало, что это может уменьшить эффект теплового острова на 33 %, снизить общую температура города на 0,4 градуса и значительно снизить температуру в помещении, тем самым снижая интенсивность использования кондиционеров и достигая цели энергосбережения и сокращения выбросов.
Микроструктура композиционного покрытия сульфат бария-акриловая кислота с объемной концентрацией 60 %
Отражательная способность краски, разработанной Университетом Пердью, намного выше, чем у обычной коммерческой краски, а это значит, что она обладает лучшим охлаждающим эффектом. Исследователи использовали термопару высокоточного устройства определения температуры, чтобы проверить эффективность охлаждения краски на открытом воздухе. В демонстрационном эксперименте эту краску можно использовать в самых разных условиях. Ночью температура окрашенной поверхности может быть на 11 градусов ниже, чем температура окружающей среды, а при ярком солнечном свете в полдень она также может охлаждать поверхность на 5 градусов ниже, чем температура окружающей среды. В дальнейших экспериментах исследователи обнаружили, что даже в холодную зимнюю среду (температура испытания составляла около 6 градусов) поверхность образца все же могла уменьшиться на 10 градусов, что доказало, что краска обладает отличными отражающими охлаждающими характеристиками.
Исследователи из Университета Пердью Сюлин Руан и Джозеф Пиплс используют инфракрасную камеру для сравнения эффективности охлаждения образцов белой краски на крыше.
Фактически, этот новый тип ультрабелой краски изначально появился по прихоти исследовательской группы. Первоначально они хотели использовать ультрабелую краску, чтобы заменить традиционные кондиционеры для охлаждения дома. После этого они внесли множество усовершенствований на основе краски радиационного охлаждения, разработанной в 1970-х годах, и провели более шести лет исследований и экспериментов по соотношению. Для выбора основного материала краски изначально рассматривалось более 100 различных материалов. После множества экспериментов они постепенно сузили диапазон до 10. После этого они провели перекрестные испытания 50 различных формул для каждой из этих 10 групп материалов.
Первоначально они получили белую краску на основе карбоната кальция, но карбонат кальция может реагировать в экстремальных погодных условиях, таких как кислотный дождь, и вызывать ухудшение качества краски, поэтому они выпустили краску на основе сульфата бария и специально оптимизировали стабильность краски для сложных для наружных условий и, наконец, выбрали формулу композитной краски на основе сульфата бария и акриловой кислоты с объемной концентрацией 60%. Это также показывает, что карбонат кальция не так хорош, как сульфат бария, по стойкости к кислотам и щелочам.
Профессор Сюлин Руан сказал, что новый тип краски, который они изобрели, превосходит другие коммерческие белые краски, используемые в настоящее время, с точки зрения отражательной способности, охлаждающих свойств и стабильности. В то же время процесс его производства совместим с обычными коммерческими процессами окраски, а стоимость контролируема. Таким образом, эта краска имеет широкие перспективы применения для снижения затрат на охлаждение помещений, борьбы с эффектом городских островов и смягчения глобального потепления в будущем. В интервью BBC он также сказал: «Мы сделали очень грубый подсчет, что только 1% поверхности земли (возможно, некоторые скалы в необитаемых районах) необходимо покрыть этой краской, чтобы сыграть роль в борьбе с изменением климата и определенной степени».
Обратите внимание на осажденный сульфат бария компании Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.
Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. имеет возможность производить различные продукты из осажденного сульфата бария со средним размером частиц от 30 нанометров до 10 микрон, уделяя особое внимание предоставлению индивидуальных продуктов и услуг. Стоит отметить, что мы можем выполнить различную обработку поверхности изделий в соответствии с потребностями клиента.
Согласно исследованиям команды профессора Сюлин Жуана, сульфат бария создает самую белую краску в мире, что показывает, что осажденный сульфат бария компании Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. играет важную роль в качестве функциональной добавки при нанесении покрытий. Сульфат бария обладает высокой белизной, устойчивостью к кислотам и щелочам. Его производят путем комбинирования порошков разного размера частиц, что позволяет придать покрытию самое широкое спектральное рассеяние и помочь получить наивысшую отражательную способность. Это так называемое теплоотражающее покрытие.
Инженеры Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. также заявили, что за счет добавления высоких концентраций сульфата бария и комбинаций частиц сульфата бария разного размера для уменьшения зазоров между частицами и улучшения отражения можно добавить больше из-за низкого значения маслопоглощения. сульфата бария. Наш осажденный сульфат бария имеет узкий гранулометрический состав и более однородные частицы. Эффект будет лучше за счет сочетания частиц разного размера. Наш ультрабелый сульфат бария очень популярен в покрытиях, требующих высокого блеска, а сульфат бария Extinction также обладает своими уникальными свойствами в матовых и полуматовых покрытиях.
Команда профессора Сюлин Жуана добилась больших успехов не только в области архитектурных покрытий, но и в аэрозольной краске для автомобилей, самолетов и космических кораблей. Сульфат бария может увеличить содержание твердых веществ и снизить содержание летучих органических соединений, что может помочь снизить потребление кондиционеров, а поскольку эти системы кондиционирования воздуха потребляют топливо, это также может помочь сэкономить бензин. При нанесении покрытий добавление осажденного сульфата бария, функционального материала, может бороться с глобальным потеплением, сохраняя поверхность достаточно прохладной, чтобы уменьшить потребность во внутреннем кондиционировании воздуха.
