Wetenschappers hebben een witte verf ontwikkeld die zelfs in direct zonlicht onder de temperatuur van de omgeving afkoelt. Hun onderzoek, gepubliceerd op 21 oktober in het tijdschrift Celrapporten Fysische Wetenschap , demonstreert een stralingskoelingstechnologie die kan worden gebruikt in commerciële verven, die minder duur zou kunnen zijn om te vervaardigen, en dat passief 95,5% van het zonlicht dat zijn oppervlak bereikt, weerkaatst in de ruimte. In tegenstelling tot, commerciële "warmteafstotende verven" die momenteel op de markt zijn, reflecteren slechts 80-90% van de zonnestraling en kunnen geen temperaturen onder de omgevingstemperatuur bereiken.

Tijdens de zomermaanden en in gebieden met warme klimaten, de meeste gebouwen vertrouwen op conventionele airconditioningsystemen om warmte van de binnenomgeving naar buiten over te brengen. Deze systemen hebben energie nodig, overtollige warmte uitstoten die steden verandert in "hitte-eilanden, " en bijdragen aan de klimaatcrisis. Maar hoewel wetenschappers sinds de jaren zeventig hebben geprobeerd stralingsverkoelende verven te ontwikkelen, eerder ontwikkelde verven zijn niet in staat geweest om voldoende zonlicht te weerkaatsen om als levensvatbaar te functioneren, commercialiseerbare alternatieven voor traditionele airconditioners.

"Het is een hardnekkige taak om een ​​stralingskoeloplossing onder de omgevingstemperatuur te ontwikkelen die een handige enkellaagse deeltjes-matrix verfvorm en hoge betrouwbaarheid biedt, " zegt Xiulin Ruan, een professor aan de School of Mechanical Engineering aan de Purdue University in Indiana en een auteur van de studie. "Dit is van cruciaal belang voor de brede toepassing van stralingskoeling en om het effect van de opwarming van de aarde te verminderen."

Om een ​​commercieel toepasbare stralingskoelverf te ontwikkelen, Ruan en collega's gebruikten calciumcarbonaatvullers, een aarde-overvloedige verbinding, in plaats van standaard titaniumdioxidedeeltjes, omdat de vulstoffen grote bandopeningen hebben (energieverschillen tussen de valentie-elektronenband en de onderkant van de geleidingselektronenband) die helpen de hoeveelheid ultraviolet licht die de verf absorbeert te minimaliseren. De onderzoekers maken ook gebruik van een hoge deeltjesconcentratie van 60%, die de verstrooiing van zonlicht bevordert, evenals een brede deeltjesgrootteverdeling in plaats van een enkele deeltjesgrootte voor efficiënte breedbandverstrooiing.

Om te demonstreren hoe goed deze aanpassingen de stralingskoeling van de verf verbeterden, deden de onderzoekers koeltesten in West Lafayette, Indiana over een periode van twee dagen. Het verfmonster bleef 's nachts 10 C onder de omgevingstemperatuur en ten minste 1,7 C onder de temperatuur van de omgevingstemperatuur toen de zon op haar hoogste punt stond. (Het koelvermogen bleek 37W/m te overschrijden ² onder direct zonlicht.) Ruan en zijn team voerden vervolgens een tweede test uit waarbij een deel van een patroon werd geverfd met de nieuwe verf, terwijl een ander deel werd geverfd met een in de handel verkrijgbare witte verf van dezelfde dikte. Een infraroodcamera onthulde dat de op calciumcarbonaat gebaseerde acrylverf in direct zonlicht een lagere temperatuur kon handhaven dan zijn commerciële tegenhanger.

Ruan verwacht dat de technologie een breed scala aan industrieën ten goede kan komen, inclusief woon- en bedrijfsgebouwen, datacentra, magazijnen, voedselopslag, auto, openlucht elektromateriaal, militaire infrastructuur, en bedrijfswagens. De verf kan direct op gebouwen worden aangebracht om de koelingskosten te verlagen. Omdat de lak geen metalen onderdelen heeft, telecommunicatiebedrijven kunnen het gebruiken om te voorkomen dat buitenapparatuur oververhit raakt, een belangrijke stap in de richting van het mogelijk maken van een 5G-netwerk.

"Deze verf kan zelfs worden gebruikt om klimaatverandering tegen te gaan, omdat hij zonlicht afstoot en warmte de ruimte instraalt, ' zegt Ruan.

Volgende, de onderzoekers zijn van plan om langdurige betrouwbaarheidsstudies uit te voeren om de weerstand van de verf tegen blootstelling aan ultraviolet licht te testen, stof, oppervlakte hechting, water, en wasmiddel om zijn functie als commercieel product te waarborgen.

"Onze verf is compatibel met het productieproces van commerciële verf, en de kosten kunnen vergelijkbaar of zelfs lager zijn, "zegt Ruan. "De sleutel is om de betrouwbaarheid van de verf te garanderen, zodat deze levensvatbaar is in langdurige buitentoepassingen."