In een poging de opwarming van de aarde tegen te gaan, De ingenieurs van Purdue University hebben de witste verf tot nu toe gemaakt. Door gebouwen met deze verf te coaten, kunnen ze op een dag voldoende afkoelen om de behoefte aan airconditioning te verminderen, zeggen de onderzoekers.

In oktober, het team creëerde een ultrawitte verf die de grenzen verlegde van hoe witte verf kan zijn. Nu hebben ze dat overtroffen. De nieuwere verf is niet alleen witter, maar kan oppervlakken ook koeler houden dan de formulering die de onderzoekers eerder hadden aangetoond.

"Als je deze verf zou gebruiken om een ​​dakoppervlak van ongeveer 1 000 vierkante voet, we schatten dat je een koelvermogen van 10 kilowatt zou kunnen krijgen. Dat is krachtiger dan de centrale airconditioners die door de meeste huizen worden gebruikt, " zei Xiulin Ruan, een Purdue hoogleraar werktuigbouwkunde.

De onderzoekers geloven dat dit wit misschien wel het dichtste equivalent is van het zwartste zwart, "vantazwart, " die tot 99,9% van het zichtbare licht absorbeert. De nieuwe witste verfformule reflecteert tot 98,1% van het zonlicht - in vergelijking met de 95,5% van het zonlicht dat wordt gereflecteerd door de vorige ultrawitte verf van de onderzoekers - en stuurt infraroodwarmte weg van een oppervlak tegelijkertijd.

Typische commerciële witte verf wordt eerder warmer dan koeler. Verven op de markt die zijn ontworpen om warmte af te weren, reflecteren slechts 80%-90% van het zonlicht en kunnen oppervlakken niet koeler maken dan hun omgeving.

Het onderzoeksrapport van het team dat laat zien hoe de verf werkt, wordt donderdag (15 april) gepubliceerd als de omslag van het tijdschrift ACS toegepaste materialen en interfaces .

Wat maakt de witste verf zo wit

Twee kenmerken geven de verf zijn extreme witheid. Een daarvan is de zeer hoge concentratie van een chemische verbinding in de verf, bariumsulfaat genaamd, die ook wordt gebruikt om fotopapier en cosmetica wit te maken.

"We hebben gekeken naar verschillende commerciële producten, eigenlijk alles wat wit is, " zei Xiangyu Li, een postdoctoraal onderzoeker aan het Massachusetts Institute of Technology die aan dit project werkte als Purdue Ph.D. student in het lab van Ruan. "We ontdekten dat het gebruik van bariumsulfaat, je kunt in theorie dingen echt maken, echt reflecterend, wat betekent dat ze echt, echt wit."

Het tweede kenmerk is dat de bariumsulfaatdeeltjes allemaal verschillende groottes hebben in de verf. Hoeveel elk deeltje licht verstrooit, hangt af van de grootte, dus een breder scala aan deeltjesgroottes zorgt ervoor dat de verf meer van het lichtspectrum van de zon kan verstrooien.

"Een hoge concentratie van deeltjes die ook verschillende groottes hebben, geeft de verf de breedste spectrale verstrooiing, die bijdraagt ​​aan de hoogste reflectie, " zei Joseph Volkeren, een Purdue Ph.D. student werktuigbouwkunde.

Er is een beetje ruimte om de verf witter te maken, maar niet veel zonder afbreuk te doen aan de verf.

"Hoewel een hogere deeltjesconcentratie beter is om iets wits te maken, je kunt de concentratie niet te veel verhogen. Hoe hoger de concentratie, hoe gemakkelijker het is voor de verf om af te breken of af te pellen, ' zei Li.

Hoe de witste verf ook de coolste is

De witheid van de verf betekent ook dat de verf de coolste ooit is. Met behulp van zeer nauwkeurige temperatuurafleesapparatuur, thermokoppels genaamd, de onderzoekers toonden buiten aan dat de verf oppervlakken 's nachts 19 graden Fahrenheit koeler kan houden dan hun omgeving. Het kan tijdens de middaguren ook oppervlakken 8 graden Fahrenheit onder hun omgeving koelen onder fel zonlicht.

De zonnereflectie van de verf is zo effectief, het werkte zelfs midden in de winter. Tijdens een buitentest met een omgevingstemperatuur van 43 graden Fahrenheit, de verf slaagde er nog steeds in om de monstertemperatuur met 18 graden Fahrenheit te verlagen.

Deze witte verf is het resultaat van zes jaar onderzoek dat voortbouwt op pogingen die teruggaan tot de jaren 70 om stralingskoelverf te ontwikkelen als een haalbaar alternatief voor traditionele airconditioners.

Ruans lab had meer dan 100 verschillende materialen overwogen, beperkte ze tot 10 en testte ongeveer 50 verschillende formuleringen voor elk materiaal. Hun vorige witste verf was een formulering gemaakt van calciumcarbonaat, een aarde-overvloedige verbinding die vaak wordt aangetroffen in rotsen en schelpen.

De onderzoekers toonden in hun onderzoek aan dat, net als commerciële verf, hun op bariumsulfaat gebaseerde verf kan mogelijk buitenomstandigheden aan. De techniek die de onderzoekers gebruikten om de verf te maken, is ook compatibel met het commerciële verffabricageproces.

Octrooiaanvragen voor deze verfformulering zijn ingediend via het Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization.