A bárium-szulfát a világ legfehérebb festékét hozza létre
Hagyjon üzenetet
Xiulin Ruan, a Purdue Egyetem gépészmérnöki professzora és tanítványai megalkották a legfehérebb festéket
Xiulin Ruan, a Purdue Egyetem gépészmérnöki professzora és tanítványai egykor elkészítették a valaha feljegyzett legfehérebb festéket, amely mára bekerült a Guinness-rekordok könyvébe. Ez az ultrafehér festék a látható fény 98,1%-át képes visszaverni, erős visszaverő képessége miatt pedig akár infravörös hőt is kibocsát a festett felületről, és kiváló sugárzáshűtő teljesítményt nyújt.
Xiulin Ruan feltartja a laboratóriumában található mintát a legfehérebb festékből
A fehér olyan szín, amely a spektrum összes színét tartalmazza. Ez a legnagyobb fényerejű szín, amellyel mindennapi életünk során érintkezünk, és ez egy különleges szín is. Más színnel nem keverhető. Ez a legdrágább és legbecsesebb létezés a művésztanulók festékes dobozában. Viszonylag drága az autófestékek és az ipari bevonatok között is.
Sok oka van a fehér "értékének" emelésének. Vegyük például az iparban általánosan használt fehér festéket. Más festékekhez képest a színét a szennyeződések nyilvánvalóbban befolyásolják, így a tisztítási folyamata bonyolultabb lesz. Ugyanakkor a fehér festék könnyen oxidálódik és sárgává válik. Az is technikai nehézséget jelent, hogy milyen anyagokat válasszunk és hogyan stabilizáljuk a mátrixát.
Röviden, minél fehérebb a festék, annál nehezebb elkészíteni. A tudósok azonban soha nem hagyták abba a végsők elérését, ahogy az emberek is megalkották a legfeketébb fekete "Vanta Blacket", amely a látható fény 99,9%-át képes elnyelni. Ezzel szemben van egy férfi, aki szintén megszállottan törekszik a végső fehérre. Több mint hat év kemény munkája után ő és csapata nemrég végre sikerült neki. Ő Ruan Xiulin professzor, az egyesült államokbeli Purdue Egyetemről. Nemrég vezette csapatát, hogy megalkossák az emberiség történetének legfehérebb fehér festékét. Ez az ultrafehér festék a látható fény 98,1%-át képes visszaverni, miközben infravörös hőt is bocsát ki a festett felületről, és kiváló sugárzáshűtő teljesítményt nyújt.
Egy infravörös kamera megmutatja, hogyan hűti le a táblát a legfehérebb fehér festékből (középen a sötétlila négyzet) a környezeti hőmérséklet alá, amit még a kereskedelmi forgalomban lévő "hőlezáró" festékek sem.
Mióta 2008-ban csatlakozott a Purdue Egyetemhez, Xiulin Ruan professzor elkötelezett az energia- és hőfizikai mérnöki kutatások iránt. Miután a közelmúltban publikálta a szuperfehér festékkel kapcsolatos kutatási eredményeket, számos médiától fogadott interjúkat, és arról beszélt, hogy ha ezt a festéket körülbelül 1,000 négyzetcentiméternyi tetőre hordják fel, akkor a ház belsejében 10 kilowatt teljesítmény érhető el. hűtőteljesítmény, még hűvösebb, mint a legtöbb központi légkondicionálóval felszerelt ház.
Ezt megelőzően nagyon nehéz volt hatékony passzív (sugárzó) hűtést elérni. Jelenleg viszonylag fejlett megoldás az összetett többrétegű szerkezetek vagy fényvisszaverő fémrétegek alkalmazása, ez azonban számos területen korlátozza az alkalmazásukat. Egy másik megoldás a passzív hűtés a festéken keresztül, de a legtöbb jelenleg használt fehér festék fényvisszaverő képessége még mindig a 80%-90% tartományban van, és az alacsony fényvisszaverő képesség megnehezíti a felület hidegen tartását. Ehhez nagyon vastag festékréteg felfestése szükséges, ami nem csak pazarló, de nagyon könnyen meg is keményedik, alkalmazási köre pedig szűk, és csak meghatározott időjárási körülmények között tud működni.
A probléma megoldására a kutatócsoport feltalált egy kalcium-karbonát alapú fehér bevonatot, amelynek fényvisszaverő képessége 95,5%. Az általuk feltalált új, bárium-szulfát alapú nanokompozit ultrafehér bevonat kétségtelenül nagyobb mértékben segítette elő a passzív hűtési technológia fejlődését. Cikkük címlapcikkként jelent meg az "American Chemical Society Applied Materials & Interfaces" című folyóiratban.
„Fehérítés” titkai
Ennek a szuperfehér festéknek két fehérítő "titka" van. Az egyik a festékmátrixhoz adott nagy koncentrációjú bárium-szulfát. Ennek a vegyületnek nagy az elektronikus sávszélessége, alacsony a napfény elnyelése és magas a visszaverő képessége. Gyakran használják töltőanyagként a konzisztencia megváltoztatására, és néhány fehér festékhez adják. Fehérítőszerként is használható, fotópapírhoz és kozmetikumokhoz adható.
A kutatók számos fehér terméket teszteltek a piacon, és megállapították, hogy bárium-szulfát hozzáadása valóban nagymértékben növelheti a tárgy fényvisszaverő képességét, vagyis fehérebbnek tűnik; a második az, hogy a festék belsejében lévő bárium-szulfát részecskék különböző méretűek és nagy részecskeméret-ingadozási tartományban vannak. Az egyes részecskék fényszóródásának mértéke a részecskemérettől függően ingadozik, így minél nagyobb a szemcseméret-tartomány eloszlása a festék belsejében, annál láthatóbb fényt tud a festék szórni.
E két nagy koncentrációjú és különböző szemcseméretű "titkának" a szuperpozíciós hatása rendkívül magas fényvisszaverő képességet biztosít az új festéknek. Természetesen a bárium-szulfát koncentrációja nem lehet túl magas. Bár a magas koncentráció elősegíti a festék fehérebbé tételét, túl magas koncentráció esetén a festék megrepedhet vagy leválhat száradás után, ami nagyban befolyásolja a felhasználói élményt.
Cserélje ki a légkondicionálót
Mint mindannyian tudjuk, a fehér fény összetett színű fény, és az átlátszatlan tárgy különböző színű fényt nyel el, és ugyanazt a fényt tükrözi vissza, így a fehér tárgyak nagyobb visszaverőképességgel rendelkeznek. Ha fehér festéket használnak a tető festésére, az nagymértékben képes visszaverni a nap sugárzó hőjét, hatékonyan csökkentve a sugárzási hőátadást és a konvekciós hőátadást.
A Geophysical Research Letters 2010-ben megjelent tanulmánya szerint, ha a városi házak tetejét ideális fehér festékkel festik, a számítógépes szimuláció azt találta, hogy ez 33%-kal csökkentheti a hősziget-hatást 0,4 fokkal csökkenti a város hőmérsékletét, és jelentősen csökkenti a beltéri hőmérsékletet, ezáltal csökkenti a klímaberendezések használati arányát, és eléri az energiatakarékosság és a károsanyag-kibocsátás csökkentését.
60%-os térfogatkoncentrációjú bárium-szulfát-akrilsav kompozit bevonat mikroszerkezete
A Purdue Egyetem által kifejlesztett festék fényvisszaverő képessége jóval magasabb, mint a hagyományos kereskedelmi festékeké, ami azt jelenti, hogy jobb a hűtő hatása. A kutatók hőelemes, nagy pontosságú hőmérséklet-érzékelő eszközt használtak a festék hűtési teljesítményének kültéri tesztelésére. A demonstrációs kísérletben ez a festék sokféle környezetben használható. Éjszaka a környező hőmérsékletnél 11 fokkal lejjebb tudja tenni a festett felületet, délben az erős napfényben pedig a környező környezetnél 5 fokkal lejjebb hűti a felületet. A kutatók további kísérletei során azt találták, hogy még a téli hideg környezetben is (a teszthőmérséklet kb. 6 fok volt) 10 fokkal csökkenteni tudta a minta felületét, ami azt igazolta, hogy a festék kiváló visszaverő hűtési teljesítményt nyújt.
A Purdue Egyetem kutatói, Xiulin Ruan és Joseph Peoples infravörös kamerával hasonlítják össze a fehér festékminták hűtési teljesítményét a tetőn.
Valójában ez az új típusú ultrafehér festék eredetileg a kutatócsoport szeszélyéből származott. Eredetileg ultrafehér festékkel akarták helyettesíteni a hagyományos klímaberendezéseket a ház hűtésére. Ezt követően számos fejlesztést hajtottak végre az 1970-es években kifejlesztett sugárzáshűtő festék alapján, és több mint hat évnyi aránykutatást és kísérletet végeztek. A festék alapanyagának kiválasztásához kezdetben több mint 100 különböző anyagot vettek figyelembe. Sok kísérlet után fokozatosan 10-re szűkítették a tartományt. Ezt követően 50 különböző képlet kereszttesztjét végeztek mind a 10 anyagcsoportra.
Kezdetben kalcium-karbonát alapú fehér festéket készítettek, de a kalcium-karbonát szélsőséges időjárási körülmények között, például savas esőben reagálhat, és a festék károsodását okozhatja, ezért piacra dobtak egy bárium-szulfát alapú festéket, és kifejezetten optimalizálták a festék stabilitását a komplexhez. kültéri környezetben, és végül egy bárium-szulfát-akrilsav kompozit festék formulát választottak 60%-os térfogatkoncentrációval. Ez azt is mutatja, hogy a kalcium-karbonát sav- és lúgállósága nem olyan jó, mint a bárium-szulfát.
Xiulin Ruan professzor elmondta, hogy az általuk feltalált új típusú festék fényvisszaverő képessége, hűtési teljesítménye és stabilitása tekintetében felülmúlja a többi, jelenleg használt fehér festéket. Ugyanakkor a gyártási folyamata kompatibilis a szokásos kereskedelmi festési eljárásokkal, és a költségek ellenőrizhetők. Ezért ennek a festéknek széles körű alkalmazási lehetőségei vannak a térhűtési költségek csökkentésében, a városi szigetek hatásainak leküzdésében és a jövőbeni globális felmelegedés enyhítésében. A BBC-nek adott interjújában azt is elmondta: "Nagyon durva számítást végeztünk, miszerint a Föld felszínének mindössze 1%-át (talán néhány kőzetet lakatlan területeken) kell bevonni ezzel a festékkel, hogy szerepet játsszon az éghajlatváltozás elleni küzdelemben. bizonyos mértékig."
Ügyeljen a Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. kicsapódott bárium-szulfátjára.
A Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. képes különféle kicsapott bárium-szulfát termékeket előállítani 30 nanométer és 10 mikron közötti átlagos részecskemérettel, testreszabott termékek és szolgáltatások nyújtására összpontosítva. Érdemes megemlíteni, hogy a vevői igényeknek megfelelően különböző felületkezeléseket tudunk elvégezni a termékeken.
Xiulin Ruan professzor csapatának kutatásai alapján a bárium-szulfát a világ legfehérebb festékét hozza létre, ami azt mutatja, hogy a Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. kicsapott bárium-szulfátja fontos szerepet játszik funkcionális adalékanyagként a bevonatolási alkalmazásokban. A bárium-szulfát magas fehérséggel, valamint sav- és lúgállósággal rendelkezik. Különböző szemcseméretű porok kombinálásával állítják elő, így a bevonat a legszélesebb spektrális szórással rendelkezik, és elősegíti a legnagyobb visszaverőképesség elérését. Hővisszaverő bevonatnak hívják.
A Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. mérnökei azt is elmondták, hogy a részecskék közötti hézagok csökkentése és a visszaverődés javítása érdekében nagy koncentrációjú bárium-szulfát és különböző méretű bárium-szulfát-kombinációk hozzáadásával többet lehet hozzáadni az alacsony olajabszorpciós érték miatt. bárium-szulfát. A kicsapott bárium-szulfátunk szűk szemcseméret-eloszlású és egyenletesebb részecskékkel rendelkezik. A hatás jobb lesz a különböző szemcseméretek kombinációjával. Ultrafehér bárium-szulfátunk nagyon népszerű a magas fényességet igénylő bevonatok között, az Extinction Barium Sulfate pedig a matt és félmatt bevonatok esetében is egyedülálló tulajdonságokkal rendelkezik.
Xiulin Ruan professzor csapata nemcsak az építészeti bevonatok, hanem az autók, repülőgépek és űrrepülőgépek festékszóróinak területén is nagyszerű eredményeket ért el. A bárium-szulfát növelheti a szilárdanyag-tartalmat és csökkentheti a VOC-t, ami segíthet csökkenteni a légkondicionáló fogyasztást, és mivel ezek a légkondicionáló rendszerek üzemanyagot fogyasztanak, a benzint is megtakaríthatja. A bevonatolási alkalmazásokban a kicsapott bárium-szulfát, egy funkcionális anyag hozzáadásával leküzdheti a globális felmelegedést azáltal, hogy a felületet kellően hidegen tartja, hogy csökkentse a belső légkondicionálás szükségességét.
