Gli scienziati hanno sviluppato una vernice bianca che si raffredda al di sotto della temperatura dell'ambiente circostante anche sotto la luce diretta del sole. La loro ricerca, pubblicato il 21 ottobre sulla rivista Cell Report Scienze fisiche , dimostra una tecnologia di raffreddamento radiativo che potrebbe essere utilizzata nelle vernici commerciali, che potrebbe essere meno costoso da produrre, e che riflette passivamente il 95,5% della luce solare che raggiunge la sua superficie nello spazio. In contrasto, Le "vernici che respingono il calore" commerciali attualmente sul mercato riflettono solo l'80%-90% dell'irradiazione solare e non possono raggiungere temperature al di sotto dell'ambiente.

Durante i mesi estivi e nelle regioni con climi caldi, la maggior parte degli edifici si affida a sistemi di condizionamento dell'aria convenzionali per trasferire il calore dall'ambiente interno all'esterno. Questi sistemi richiedono energia, emettono calore in eccesso che trasforma le città in "isole di calore, " e contribuire alla crisi climatica. Ma mentre gli scienziati hanno cercato di sviluppare vernici di raffreddamento radiativo sin dagli anni '70, le vernici sviluppate in precedenza non sono state in grado di riflettere abbastanza luce solare per funzionare come vitali, alternative commercializzabili ai condizionatori d'aria tradizionali.

"È un compito costante sviluppare una soluzione di raffreddamento radiativo sotto l'ambiente che offra una conveniente forma di vernice a matrice di particelle a strato singolo e un'elevata affidabilità, "dice Xiulin Ruan, professore alla School of Mechanical Engineering della Purdue University in Indiana e autore dello studio. "Questo è fondamentale per l'ampia applicazione del raffreddamento radiativo e per alleviare l'effetto del riscaldamento globale".

Per sviluppare una vernice di raffreddamento radiativa commercialmente applicabile, Ruan e colleghi hanno utilizzato cariche di carbonato di calcio, un composto abbondante di terra, invece delle normali particelle di biossido di titanio, poiché i riempitivi hanno grandi lacune di banda (differenze di energia tra la banda di elettroni di valenza e la parte inferiore della banda di elettroni di conduzione) che aiutano a ridurre al minimo la quantità di luce ultravioletta che la vernice assorbe. I ricercatori sfruttano anche un'elevata concentrazione di particelle del 60%, che aumenta la dispersione della luce solare, così come un'ampia distribuzione delle dimensioni delle particelle invece di una singola dimensione delle particelle per un'efficiente diffusione a banda larga.

Per dimostrare quanto bene queste modifiche abbiano migliorato le capacità di raffreddamento radiativo della vernice, i ricercatori hanno eseguito test di raffreddamento a West Lafayette, Indiana per un periodo di due giorni. Il campione di vernice è rimasto di 10°C al di sotto della temperatura ambiente di notte e di almeno 1,7°C al di sotto della temperatura dell'ambiente circostante quando il Sole era allo zenit. (La potenza di raffreddamento è risultata superiore a 37 W/m ² sotto il sole diretto.) Ruan e il suo team hanno quindi eseguito un secondo test in cui parte di un motivo è stato dipinto con la nuova vernice mentre un'altra parte è stata dipinta utilizzando una vernice bianca commerciale dello stesso spessore. Una telecamera a infrarossi ha rivelato che la vernice acrilica a base di carbonato di calcio era in grado di mantenere una temperatura più bassa sotto la luce solare diretta rispetto alla sua controparte commerciale.

Ruan prevede che la tecnologia possa avvantaggiare una vasta gamma di industrie, compresi edifici residenziali e commerciali, Centri dati, magazzini, Dispensa, automobile, materiale elettrico esterno, infrastrutture militari, e veicoli utilitari. La vernice può essere applicata direttamente agli edifici per ridurre i costi di raffreddamento. Poiché la vernice è priva di componenti metallici, le società di telecomunicazioni possono utilizzarlo per impedire il surriscaldamento delle apparecchiature esterne, un passo importante verso l'abilitazione di una rete 5G.

"Questa vernice può anche essere utilizzata per combattere il cambiamento climatico poiché respinge la luce solare e irradia calore nello spazio, "dice Ruan.

Prossimo, i ricercatori hanno in programma di eseguire studi di affidabilità a lungo termine per testare la resistenza della vernice all'esposizione alla luce ultravioletta, polvere, adesione superficiale, acqua, e detersivo per garantirne la funzione di prodotto commerciale.

"La nostra vernice è compatibile con il processo di produzione della vernice commerciale, e il costo può essere paragonabile o addirittura inferiore, " dice Ruan. "La chiave è garantire l'affidabilità della vernice in modo che sia praticabile in applicazioni esterne a lungo termine".