Una telecamera a infrarossi mostra come un campione della vernice bianca più bianca (il quadrato viola scuro al centro) raffreddi effettivamente la scheda al di sotto della temperatura ambiente, qualcosa che nemmeno le vernici commerciali "che respingono il calore" fanno. Credito:Purdue University/Joseph Peoples
Nel tentativo di frenare il riscaldamento globale, Gli ingegneri della Purdue University hanno creato la vernice più bianca mai vista. Rivestire gli edifici con questa vernice potrebbe un giorno rinfrescarli abbastanza da ridurre la necessità di aria condizionata, dicono i ricercatori.
In ottobre, il team ha creato una vernice ultra-bianca che ha spinto i limiti su come può essere la vernice bianca. Ora l'hanno superato. La nuova vernice non solo è più bianca, ma può anche mantenere le superfici più fresche rispetto alla formulazione che i ricercatori avevano precedentemente dimostrato.
"Se dovessi usare questa vernice per coprire un'area del tetto di circa 1, 000 piedi quadrati, stimiamo che potresti ottenere una potenza di raffreddamento di 10 kilowatt. È più potente dei condizionatori d'aria centrali usati dalla maggior parte delle case, " disse Xiulin Ruan, un professore di ingegneria meccanica alla Purdue.
I ricercatori ritengono che questo bianco possa essere l'equivalente più vicino del nero più nero, "Vantanero, " che assorbe fino al 99,9% della luce visibile. La nuova formulazione della vernice più bianca riflette fino al 98,1% della luce solare, rispetto al 95,5% della luce solare riflessa dalla precedente vernice ultra bianca dei ricercatori, e allontana il calore a infrarossi da una superficie allo stesso tempo.
La tipica vernice bianca commerciale diventa più calda anziché fredda. Le vernici sul mercato progettate per respingere il calore riflettono solo l'80%-90% della luce solare e non possono rendere le superfici più fresche di quelle circostanti.
Il documento di ricerca del team che mostra come funziona la vernice viene pubblicato giovedì (15 aprile) come copertina della rivista Materiali e interfacce applicati ACS .
Cosa rende la vernice più bianca così bianca?
Due caratteristiche conferiscono alla vernice il suo estremo candore. Uno è l'altissima concentrazione della vernice di un composto chimico chiamato solfato di bario che viene anche usato per rendere bianca la carta fotografica e i cosmetici.
"Abbiamo esaminato vari prodotti commerciali, praticamente tutto ciò che è bianco, " disse Xiangyu Li, un ricercatore post-dottorato presso il Massachusetts Institute of Technology che ha lavorato a questo progetto come Purdue Ph.D. studente nel laboratorio di Ruan. "Abbiamo scoperto che usando il solfato di bario, puoi teoricamente rendere le cose davvero, davvero riflessivo, il che significa che sono davvero, veramente bianco".
La seconda caratteristica è che le particelle di solfato di bario sono tutte di dimensioni diverse nella vernice. Quanto ogni particella diffonde la luce dipende dalle sue dimensioni, quindi una gamma più ampia di dimensioni delle particelle consente alla vernice di disperdere più spettro luminoso del sole.
Xiulin Ruan, un professore di ingegneria meccanica della Purdue University, mostra il campione del suo laboratorio della vernice più bianca mai registrata. Credito:Purdue University/Jared Pike
"Un'alta concentrazione di particelle che sono anche di dimensioni diverse conferisce alla vernice la più ampia dispersione spettrale, che contribuisce alla massima riflettanza, " disse Giuseppe Popoli, un dottorato di ricerca Purdue studente in ingegneria meccanica.
C'è un po' di spazio per rendere la vernice più bianca, ma non molto senza compromettere la vernice.
"Sebbene una maggiore concentrazione di particelle sia migliore per fare qualcosa di bianco, non puoi aumentare troppo la concentrazione. Maggiore è la concentrazione, più è facile che la vernice si rompa o si stacchi, " disse Li.
Come la vernice più bianca è anche la più bella
Il candore della vernice significa anche che la vernice è la più bella mai registrata. Utilizzando apparecchiature di lettura della temperatura ad alta precisione chiamate termocoppie, i ricercatori hanno dimostrato all'esterno che la vernice può mantenere le superfici di 19 gradi Fahrenheit più fresche rispetto all'ambiente circostante durante la notte. Può anche raffreddare le superfici a 8 gradi Fahrenheit sotto l'ambiente circostante sotto una forte luce solare durante le ore di mezzogiorno.
La riflettanza solare della vernice è così efficace, funzionava anche in pieno inverno. Durante un test all'aperto con una temperatura ambiente di 43 gradi Fahrenheit, la vernice è riuscita comunque ad abbassare la temperatura del campione di 18 gradi Fahrenheit.
Questa vernice bianca è il risultato di sei anni di ricerca basata sui tentativi risalenti agli anni '70 per sviluppare la vernice di raffreddamento radiativa come alternativa fattibile ai condizionatori d'aria tradizionali.
Il laboratorio di Ruan aveva preso in considerazione oltre 100 materiali diversi, li ha ristretti a 10 e ha testato circa 50 formulazioni diverse per ciascun materiale. La loro precedente vernice più bianca era una formulazione a base di carbonato di calcio, un composto abbondante di terra che si trova comunemente nelle rocce e nelle conchiglie.
I ricercatori hanno dimostrato nel loro studio che, come la vernice commerciale, la loro vernice a base di solfato di bario può potenzialmente gestire condizioni esterne. Anche la tecnica utilizzata dai ricercatori per creare la vernice è compatibile con il processo di fabbricazione della vernice commerciale.
Le domande di brevetto per questa formulazione di vernice sono state depositate tramite l'Ufficio per la commercializzazione della tecnologia della Purdue Research Foundation.
