Videostill vom Farbauftrag. (Purdue Universität) Eine neue Formel für weiße Farbe hat uns das bisher weißeste Weiß beschert. Es reflektiert atemberaubende 98,1 Prozent des auftreffenden Lichts und bleibt deutlich kühler als die Umgebungstemperatur, selbst wenn es in der prallen Sonne sitzt.
Wenn die Farbe zum Beschichten von Gebäuden verwendet wird, könnte sie laut ihren Erfindern im Kampf gegen die globale Erwärmung helfen, indem sie unsere Abhängigkeit von elektrisch betriebenen Klimaanlagen verringert Gewohnheit, die die Klimakrise verschlimmert .
„Wenn man mit dieser Farbe eine Dachfläche von etwa 1.000 Quadratfuß [92,9 Quadratmeter] bedecken würde, schätzt man, dass man eine Kühlleistung von 10 Kilowatt erreichen könnte.“ sagte Maschinenbauingenieur Xiulin Ruan der Purdue University.
„Das ist leistungsstärker als die zentralen Klimaanlagen, die in den meisten Häusern verwendet werden.“
Die Arbeit des Teams baut auf der Farbe auf, die sie letztes Jahr entwickelt haben , die eine damals rekordverdächtige Reflexionsrate von 95,5 Prozent erreichte. Die neue Formel, so das Team, bringe es einem echten Gegenstück zu Vantablack näher, dem schwarzen Pigment, das bis zu 99,965 Prozent des sichtbaren Lichts absorbiert.
Das Bild unten zeigt im optischen Licht links und im Infrarotlicht rechts, wie viel kühler die lackierte Oberfläche ist als die Oberfläche um sie herum.
(Purdue University/Joseph Peoples)
Vantablack hat seine eigene Anwendungen , aber Ingenieure und Materialwissenschaftler sind schon seit einiger Zeit auf der Suche nach einer ultrareflektierenden weißen Farbe wegen ihrer potenziellen Kühlfähigkeiten. Reflektierende Kühlfarben wie Titandioxidfarben sind bereits im Handel erhältlich, sie können jedoch keine kühleren Temperaturen als die Umgebungstemperatur erreichen.
Für die Entwicklung ihres neuen Lacks suchten die Forscher nach stark reflektierenden weißen Materialien. Ihre vorherige Lackierung bestand aus Kalziumkarbonat Partikel – die chemische Verbindung, die in Kreide, Kalkstein und Marmor vorkommt – suspendiert in einem Acrylfarbmedium.
Für ihre neue Formel wandten sie sich an Bariumsulfat kommt in der Natur als Mineral Baryt vor und wird häufig als Pigment in weißer Farbe verwendet.
„Wir haben uns verschiedene kommerzielle Produkte angesehen, im Grunde alles, was weiß ist“, sagte der Maschinenbauingenieur Xiangyu Li des Massachusetts Institute of Technology, früher in Purdue.
„Wir haben herausgefunden, dass man mit Bariumsulfat theoretisch Dinge wirklich, wirklich reflektierend machen kann, was bedeutet, dass sie wirklich, wirklich weiß sind.“
Der Trick liegt in der Größe und Konzentration der Partikel. Eine Reihe unterschiedlicher Bariumsulfat-Partikelgrößen ermöglichen es der Farbe, die maximale Lichtmenge zu streuen, und natürlich kann sie umso mehr Licht reflektieren, je mehr Bariumsulfat vorhanden ist. Es gibt jedoch einen Punkt, an dem zu viel Bariumsulfat die Integrität der Farbe beeinträchtigen und sie beim Trocknen spröde und flockig machen kann.
Der Sweet Spot liegt, wie die Forscher herausfanden, bei einer Konzentration von etwa 60 Prozent Bariumsulfat im Acrylmedium.
Xiulin Ruan hält eine Farbprobe hoch. (Purdue University/Jared Pike)
Bei Feldtests stellte das Team fest, dass die lackierte Oberfläche durchweg mindestens 4,5 Grad Celsius kühler als die Umgebungstemperatur blieb und eine durchschnittliche Kühlleistung von 117 Watt pro Quadratmeter erreichte. Dies blieb sogar im tiefsten Winter erhalten.
Zum Vergleich: Die Kalziumkarbonatfarbe des Teams hatte mittags eine Oberflächentemperatur von mehr als 1,7 Grad Celsius unter der Umgebungstemperatur und eine Kühlleistung von 37 Watt pro Quadratmeter – die wenigen zusätzlichen Prozent Reflexionsfähigkeit der Bariumsulfatfarbe machten also einen erheblichen Unterschied.
Aufgrund der Einschränkungen der Materialien kann die Bariumsulfatfarbe wahrscheinlich nicht viel erreichen mehr Nachdenklich, aber was das Team erreicht hat, könnte die Welt tatsächlich zum Besseren verändern.
Klimaanlagen injizieren auf verschiedene Weise Wärme in die Erdatmosphäre, unter anderem durch das Ausstoßen heißer Luft aus Gebäuden, durch die Betriebswärme der Maschinen und durch den normalerweise aus fossilen Brennstoffen erzeugten Strom, der sie antreibt und zu Kohlendioxidemissionen beiträgt.
Seit den 1970er Jahren suchen Wissenschaftler nach einer Methode zur passiven Strahlungskühlung. Diese Bariumsulfatfarbe funktioniert, ist zuverlässig und kann recht einfach kommerziell hergestellt werden. Das Team hat ein Patent angemeldet und hofft, dass die Farbe bald in den allgemeinen Gebrauch gelangen kann.
Und dann? Vielleicht sollten wir es allen Künstlern zur Nutzung lizenzieren außer einem .
Die Forschung wurde veröffentlicht in ACS Angewandte Materialien und Schnittstellen .