В прошлом году инженеры Университета Пердью, используя свои знания в области материаловедения, создали самую белую в мире краску, способную отражать около 98% поступающего солнечного света и, соответственно, обладающую большим потенциалом в плане энергоэффективности зданий. Теперь команда внесла некоторые коррективы в свою разработку и создала более тонкий и легкий вариант, который, по словам разработчиков, идеально подходит для использования на автомобилях, поездах и самолетах.
Разработчики самой белой в мире краски надеются в скором времени использовать ее в авиа- и автомобилестроение. Depositphotos
Уникальная способность ультрабелой краски отражать солнечные лучи в оригинальном варианте объяснялась включением сульфата бария - химического соединения, используемого в фотобумаге и косметике. Сернокислый барий был добавлен в смесь в виде мельчайших частиц разного размера с различной способностью рассеивать свет. Это позволило краске отражать большую часть спектра солнечного излучения.
Обладая отражательной способностью 98,1%, красящее вещество значительно превосходит по своим характеристикам имеющиеся в продаже теплоотражающие краски, которые имеют коэффициент отражения от 80 до 90%. Во время испытаний на открытых поверхностях команда обнаружила, что краска способна значительно снизить их температуру по сравнению с окружающей средой и потенциально может вызвать охлаждающий эффект, сравнимый с обычными кондиционерами. Впрочем, краска не лишена определённых недостатков.
Справа - новая версия самой белой в мире краски, слева - более плотный предыдущий вариант. Purdue University photo/Andrea Felicelli
"Чтобы обеспечить такой уровень радиационного охлаждения ниже температуры окружающей среды, нам пришлось нанести слой краски толщиной не менее 400 микрон", - рассказывает Сюлин Руан, автор проекта. " Такой способ вполне подойдет, если вам необходимо покрасить прочную стационарную конструкцию, например, кровлю дома. Но в тех случаях, когда к конструкции предъявляются точные требования относительно размера и веса, требуется более тонкая и легкая краска".
Для решения этой задачи Руан и его команда предложили альтернативный состав. Новый вариант содержит нитрид бора в форме гексагональных нанопластин. Такой материал отражает солнечную энергию с эффективностью 97,9%, то есть немного ниже, чем у оригинала, но при этом толщину слоя составляет всего 150 микрон. Такая новая краска не только тоньше, но и имеет меньшую плотность, а следовательно, весит на 80% меньше.
"Такой малый вес позволяет использовать нашу краску в самых разных сферах", - заявил Джордж Чиу, профессор машиностроения Университета Пердью. "Наша краска способна охлаждать внешние поверхности самолетов, автомобилей или поездов. Теперь самолету, стоящему на взлетной полосе в жаркий солнечный день, не придется включать кондиционеры на полную мощность. В целом это позволит сэкономить огромное количество энергии. Космические корабли также должны быть как можно более легкими, и эта краска может стать частью этого процесса".
Автор исследования Сюлин Руан с образцом самой белой краски в истории. Purdue University photo/Andrea Felicelli
По словам разработчиков, в настоящий момент они участвуют в переговорах по коммерческому использованию своей краски. Инженеры уже получили патент на эту технологию и теперь с энтузиазмом смотрят на открывающиеся перспективы.
"Благодаря такому покрытию можно будет охлаждать поверхности и значительно экономить на кондиционировании воздуха", - утверждает Руан. "Это позволит не только сэкономить расходы, но и сократить потребление энергии, что, в свою очередь, приведет к снижению выбросов парниковых газов. К тому же, в отличие от других методов охлаждения, эта краска излучает все тепло в глубокий космос, что также напрямую охлаждает нашу планету". Это просто удивительно, что наша краска может делать все это".
Результаты этого эксперимента были представлены в научном издании Cell Reports Physical Science.
Источники: Purdue University, journal Cell Reports Physical Science, Journal New Atlas, Wikipedia 1. (https://ru.wikipedia.org/wiki/Сульфат_бария)
2. (https://newatlas.com/materials/worlds-whitest-paint-thin-cars-planes/)
3. (https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2022/Q4/worlds-whitest-paint-now-thinner-than-ever,-ideal-for-vehicles.html)
4. (https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(22)00352-6?_ga=2.32576381.231540354.1664830862-768526944.1664830862)
