El sulfat de bari crea la pintura més blanca del món

Xiulin Ruan, professor d'enginyeria mecànica de la Universitat de Purdue, i els seus estudiants han creat la pintura més blanca que s'ha registrat

 

El professor Xiulin Ruan d'Enginyeria Mecànica de la Universitat de Purdue i els seus estudiants van crear una vegada la pintura més blanca mai registrada, que ara s'ha inclòs al Llibre Guinness dels rècords mundials. Aquesta pintura ultrablanca pot reflectir fins al 98,1% de la llum visible i, a causa de la seva forta reflectivitat, fins i tot pot emetre calor infraroja des de la superfície pintada i té un excel·lent rendiment de refrigeració per radiació.

 

Xiulin Ruan sosté la mostra del seu laboratori de la pintura més blanca que s'ha registrat

 

El blanc és un color que conté tots els colors de l'espectre. És el color amb més brillantor amb el qual entrem en contacte en la nostra vida quotidiana, i també és un color especial. No es pot barrejar amb altres colors. És l'existència més cara i estimada a la caixa de pintura dels estudiants d'art. També és relativament car entre la pintura en aerosol de cotxes i els recobriments industrials.

 

Hi ha moltes raons per augmentar el "valor" del blanc. Preneu com a exemple la pintura blanca que s'utilitza habitualment a la indústria. En comparació amb altres pintures, el seu color està més evidentment afectat per les impureses, de manera que el seu procés de purificació serà més complicat. Al mateix temps, la pintura blanca s'oxida fàcilment i es torna groga. Quin tipus de materials triar i com estabilitzar la seva matriu també són dificultats tècniques.

 

En resum, com més blanca és la pintura, més difícil és de fer. Però els científics no han deixat mai de perseguir l'últim, igual que els humans han creat el negre més negre "Vanta Black", que pot absorbir el 99,9% de la llum visible. En canvi, hi ha un home que també està obsessionat per perseguir el blanc definitiu. Després de més de sis anys de treball dur per part d'ell i del seu equip, finalment ho va fer recentment. És el professor Ruan Xiulin de la Universitat de Purdue als Estats Units. Recentment, va dirigir el seu equip per crear la pintura blanca més blanca de la història de la humanitat. Aquesta pintura ultrablanca pot reflectir fins al 98,1% de la llum visible, alhora que emet calor infraroja de la superfície pintada i té un excel·lent rendiment de refrigeració per radiació.

 

Una càmera d'infrarojos mostra com una mostra de la pintura blanca més blanca (el quadrat morat fosc al mig) en realitat refreda el tauler per sota de la temperatura ambient, cosa que ni tan sols fan les pintures comercials de "rebuig de calor".

 

Des que es va incorporar a la Universitat de Purdue el 2008, el professor Xiulin Ruan s'ha compromès amb la investigació en enginyeria energètica i termofísica. Després de publicar recentment els resultats de la investigació de la pintura súper blanca, va acceptar entrevistes de molts mitjans i va parlar de com si aquesta pintura s'aplica a uns 1,000 polzades quadrades de sostre, l'interior de la casa pot obtenir 10 quilowatts de potència de refrigeració, fins i tot més fresca que la majoria de cases amb aire condicionat central.

 

Abans d'això, era molt difícil aconseguir un refredament passiu (radiatiu) eficient. Actualment, una solució relativament avançada és utilitzar estructures complexes multicapa o capes metàl·liques reflectants, però això limita la seva aplicació en molts camps. Un altre és aconseguir un refredament passiu a través de la pintura, però la reflectivitat de la majoria de les pintures blanques que s'utilitzen actualment encara és del 80%-90%, i la baixa reflectivitat dificulta mantenir la superfície fresca. Això requereix pintar una capa de pintura molt gruixuda, que no només és un malbaratament sinó que també és molt fàcil d'endurir, i el seu rang d'aplicació és reduït i només pot funcionar en determinades condicions meteorològiques específiques.

 

Per resoldre aquest problema, l'equip d'investigació va inventar un recobriment blanc a base de carbonat de calci amb una reflectivitat del 95,5%. Ara, el nou recobriment ultrablanc nanocompost basat en sulfat de bari que van inventar ha promogut, sens dubte, el desenvolupament de la tecnologia de refrigeració passiva en major mesura. El seu article es va publicar com a article de portada a la revista "American Chemical Society Applied Materials & Interfaces".

 

Secrets "blanquejants".

Aquesta pintura súper blanca té dos "secrets" blanquejants. Un és l'alta concentració de sulfat de bari afegit a la matriu de pintura. Aquest compost té una gran bretxa de banda electrònica, baixa absorció de la llum solar i alta reflectivitat. Sovint s'utilitza com a farciment per canviar la consistència i s'afegeix a algunes pintures blanques. També es pot utilitzar com a agent blanquejador i afegir-se al paper fotogràfic i als cosmètics.

Els investigadors van provar un gran nombre d'articles blancs al mercat i van trobar que afegir sulfat de bari pot augmentar molt la reflectivitat de l'objecte, és a dir, el farà semblar més blanc; el segon és que les partícules de sulfat de bari dins de la pintura són de diferents mides i tenen un gran rang de fluctuació de la mida de les partícules. El grau en què cada partícula dispersa la llum fluctua amb la seva mida de partícula, de manera que com més gran sigui la distribució del rang de mida de partícules de les partícules dins de la pintura, més llum visible pot dispersar la pintura.

L'efecte de superposició d'aquests dos "secrets" d'alta concentració i diferents mides de partícules fa que aquesta nova pintura tingui una reflectivitat extremadament alta. Per descomptat, la concentració de sulfat de bari no pot ser massa alta. Tot i que l'alta concentració ajuda a fer que la pintura sigui més blanca, una concentració massa alta també farà que la pintura sigui més probable que s'esquerdi o es peli després de l'assecat, afectant molt l'experiència de l'usuari.

 

Substituïu l'aire condicionat

Com tots sabem, la llum blanca és una llum de color complexa, i un objecte opac absorbirà diferents colors de llum i reflectirà el mateix color de llum, de manera que els objectes blancs tenen una major reflectivitat. Quan s'utilitza pintura blanca per pintar el sostre, pot reflectir la calor radiant del sol en gran mesura, reduint eficaçment la transferència de calor per radiació i la transferència de calor per convecció.

Segons un estudi a Geophysical Research Letters el 2010, si els sostres de les cases de la ciutat es pinten amb pintura blanca ideal, la simulació per ordinador va trobar que això pot reduir l'efecte illa de calor en un 33%, reduir el total temperatura de la ciutat en 0,4 graus i reduir significativament la temperatura interior, reduint així la taxa d'ús dels aparells d'aire condicionat i assolint el propòsit de conservar l'energia i reduir les emissions.

 

Microestructura del recobriment compost de sulfat de bari-àcid acrílic amb una concentració de volum del 60%

 

La reflectivitat de la pintura desenvolupada per la Universitat de Purdue és molt superior a la de la pintura comercial normal, el que significa que té un millor efecte de refredament. Els investigadors van utilitzar un dispositiu de detecció de temperatura d'alta precisió de termoparell per provar el rendiment de refrigeració de la pintura a l'aire lliure. A l'experiment de demostració, aquesta pintura es pot utilitzar en una varietat d'entorns. A la nit, pot fer que la superfície pintada sigui 11 graus més baixa que la temperatura circumdant, i amb la forta llum del sol al migdia, també pot refredar la superfície fins a 5 graus per sota de l'entorn. En experiments posteriors, els investigadors van trobar que fins i tot en l'entorn fred de l'hivern (la temperatura de prova era d'uns 6 graus), encara podria reduir la superfície de la mostra en 10 graus, cosa que va demostrar que la pintura té un excel·lent rendiment de refredament reflectant.

 

Els investigadors de la Universitat de Purdue Xiulin Ruan i Joseph Peoples utilitzen una càmera d'infrarojos per comparar el rendiment de refrigeració de mostres de pintura blanca en un terrat.

 

De fet, aquest nou tipus de pintura ultrablanca va sorgir originalment d'un caprici de l'equip d'investigació. Originalment volien utilitzar pintura ultrablanca per substituir els aparells d'aire condicionat tradicionals per a la refrigeració de la casa. Després d'això, van fer moltes millores basades en la pintura de refrigeració per radiació desenvolupada a la dècada de 1970 i van dur a terme més de sis anys d'investigació i experiments de proporció. Per a la selecció del material base de la pintura, inicialment van considerar més de 100 materials diferents. Després de molts experiments, van reduir gradualment el rang a 10. Després d'això, van realitzar proves creuades de 50 fórmules diferents per a cadascun d'aquests 10 grups de materials.

 

Inicialment van obtenir una pintura blanca a base de carbonat de calci, però el carbonat de calci pot reaccionar en condicions meteorològiques extremes com la pluja àcida i fer que la pintura es deteriori, així que van llançar una pintura a base de sulfat de bari i van optimitzar específicament l'estabilitat de la pintura per a complexos. ambients exteriors, i finalment va seleccionar una fórmula de pintura composta de sulfat de bari i àcid acrílic amb una concentració de volum del 60%. Això també demostra que el carbonat de calci no és tan bo com el sulfat de bari en la resistència als àcids i als àlcalis.

 

El professor Xiulin Ruan va dir que el nou tipus de pintura que van inventar és superior a altres pintures blanques comercials que s'utilitzen actualment en termes de reflectivitat, rendiment de refrigeració i estabilitat. Al mateix temps, el seu procés de fabricació és compatible amb els processos de pintura comercials habituals i el cost és controlable. Per tant, aquesta pintura té àmplies perspectives d'aplicació per reduir els costos de refrigeració de l'espai, combatre els efectes de les illes urbanes i alleujar l'escalfament global en el futur. En una entrevista a la BBC, també va dir: "Hem fet un càlcul molt aproximat que només l'1% de la superfície terrestre (potser algunes roques en zones deshabitades) s'ha de recobrir amb aquesta pintura per jugar un paper en la lluita contra el canvi climàtic. fins a cert punt".

 

Preste atenció al sulfat de bari precipitat de Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. té la capacitat de produir diversos productes de sulfat de bari precipitat amb una mida mitjana de partícules de 30 nanòmetres a 10 micres, centrant-se a oferir productes i serveis personalitzats. Val a dir que podem realitzar diferents tractaments superficials sobre productes segons les necessitats del client.

 

A partir de la investigació de l'equip del professor Xiulin Ruan, el sulfat de bari crea la pintura més blanca del món, cosa que demostra que el sulfat de bari precipitat de Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. té un paper important com a additiu funcional en aplicacions de recobriment. El sulfat de bari té una alta blancor i resistència a àcids i àlcalis. Es produeix combinant pols de diferents mides de partícules, cosa que pot fer que el recobriment tingui la dispersió espectral més àmplia i ajudi a obtenir la màxima reflectivitat. S'anomena recobriment reflector de calor.

 

Els enginyers de Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. també van dir que afegint concentracions elevades de sulfat de bari i combinacions de diferents mides de partícules de sulfat de bari per reduir els espais entre partícules i millorar la reflexió, es pot afegir més a causa del baix valor d'absorció d'oli. de sulfat de bari. El nostre sulfat de bari precipitat té una distribució de mida de partícules estreta i partícules més uniformes. L'efecte serà millor mitjançant la combinació de diferents mides de partícules. El nostre sulfat de bari ultra blanc és molt popular en recobriments que requereixen una gran brillantor, i el sulfat de bari d'extinció també té les seves característiques úniques en recobriments mats i semimats.

 

 

L'equip del professor Xiulin Ruan ha aconseguit grans èxits no només en recobriments arquitectònics, sinó també en pintures en aerosol per a cotxes, avions i naus espacials. El sulfat de bari pot augmentar el contingut de sòlids i reduir els VOC, la qual cosa pot ajudar a reduir el consum d'aire condicionat, i com que aquests sistemes d'aire condicionat consumeixen combustible, també pot ajudar a estalviar gasolina. En aplicacions de recobriment, afegir sulfat de bari precipitat, un material funcional, pot combatre l'escalfament global mantenint la superfície prou fresca per reduir la necessitat d'aire condicionat intern.