(Caspar Benson/Getty Images) Wissenschaftler haben eine superweiße Farbe geschaffen, die das Yin ist Vantablacks .
Während ultraschwarze Materialien heute absorbieren können mehr als 99,96 Prozent des Sonnenlichts Dieser neue superweiße Mantel kann 95,5 Prozent aller auf ihn treffenden Photonen reflektieren.
Anstatt sich unter direktem Licht aufzuwärmen, können mit diesem neuen Acrylmaterial bemalte Objekte auch unter der Sonne kühler bleiben als ihre Umgebungstemperatur, was eine neue energieeffiziente Möglichkeit zur Temperaturregelung in Gebäuden ermöglichen könnte.
Andere „wärmeabweisende Farben“, die wir derzeit haben, können nur 80 bis 90 Prozent des Sonnenlichts reflektieren und können keine Temperaturen erreichen, die unter der Umgebungstemperatur liegen.
„Es ist eine hartnäckige Aufgabe, eine Strahlungskühlungslösung unterhalb der Umgebungstemperatur zu entwickeln, die eine praktische einschichtige Partikelmatrix-Lackform und hohe Zuverlässigkeit bietet.“ sagt Maschinenbauingenieur Xiulin Ruan an der Purdue University in Indiana.
„Dies ist von entscheidender Bedeutung für die breite Anwendung der Strahlungskühlung und zur Linderung der Auswirkungen der globalen Erwärmung.“
Im Sommer sind viele moderne Gebäude auf Klimaanlagen angewiesen, die die Wärme aus dem Gebäudeinneren nach außen leiten. Dies trägt zusammen mit der überschüssigen Wärme, die durch die für die Kühlung erforderliche intensive Energie erzeugt wird, dazu bei, Städte in „ Hitzeinseln ' und die globale Erwärmung weiter verschärfen.
Strahlungskühlung ist eine passive Technologie, die die Wärme eines Gebäudes in den Raum reflektiert, aber viel schwieriger zu erreichen ist als Strahlungsheizung.
Seit den 1970er Jahren versuchen Wissenschaftler herauszufinden, wie man genügend Sonnenlicht reflektiert, damit passive Kühlung effektiver ist als eine aktive Klimaanlage.
In letzter Zeit haben einige sogar versucht, „ umgekehrte Sonnenkollektoren ', der einen Teil der abgegebenen Wärme einfangen und in Energie umwandeln kann, auch nachts.
Doch derzeit handelt es sich hierbei noch um Konzepte und es ist unklar, ob solche Geräte außerhalb einer bloßen Simulation tatsächlich funktionieren könnten.
Ein Anstrich von Wohn- und Gewerbegebäuden in Superweiß könnte zumindest in naher Zukunft ein praktikablerer Ansatz sein.
Die neue Acrylfarbe wurde aus Calciumcarbonat-Füllstoffen mit hoher Partikelkonzentration und einem breiten Größenspektrum hergestellt, die alle Wellenlängen des Sonnenspektrums effizient streuen können.
Die Matrix der Farbe verfügt außerdem über eine Schwingungsresonanzspitze, die dafür sorgt, dass eine hohe Wärmemenge nach außen reflektiert wird – und zwar in einer Geschwindigkeit, die viel höher ist als bei anderen Kühlfarben.
Während zweitägiger Feldtests an verschiedenen Orten und unter verschiedenen Wetterbedingungen testeten die Forscher die Strahlungskühlungsfähigkeiten der Farbe und stellten fest, dass sie 95,5 Prozent des Sonnenlichts streuen kann und nachts 10 °C unter der Umgebungstemperatur und mindestens 1,7 °C unter der Umgebungstemperatur bleibt am Mittag.
Im Vergleich zu Oberflächen, die mit der gleichen Dicke handelsüblicher weißer Farbe beschichtet waren, blieben mit der Kalziumkarbonatfarbe bedeckte Objekte in Infrarotaufnahmen wesentlich niedrigere Temperaturen.
Darüber hinaus lässt sich diese Farbe auf die gleiche Weise auftragen und trocknen, ist abriebfest, wasserfest und hält der Bewitterung im Freien mindestens drei Wochen lang stand, obwohl derzeit längere Versuche laufen.
„Unsere Farbe ist mit dem Herstellungsprozess handelsüblicher Farbe kompatibel und die Kosten können vergleichbar oder sogar niedriger sein“, sagt Ruan.
„Der Schlüssel liegt darin, die Zuverlässigkeit der Farbe sicherzustellen, damit sie für langfristige Außenanwendungen geeignet ist.“
Die Autoren sagen Ihre Farbe weist „die beste Strahlungskühlungsleistung auf, über die berichtet wurde“, obwohl sie anerkennen, dass ein anderes Team während der Überprüfung ihrer Ergebnisse eine veröffentlicht hat Papier argumentieren, dass Kühlfarbe hohe Konzentrationen an Partikeln mit großer Bandlücke enthalten sollte.
Sie schlagen außerdem den Einsatz von Polymeren auf Fluorkohlenstoffbasis vor, die eine hohe Witterungsbeständigkeit aufweisen.
„Viele herkömmliche weiße Farben sind zwar auf Haltbarkeit ausgelegt, weisen jedoch mit der Zeit einen Rückgang der Sonnenreflexion auf“, heißt es in einem anderen aktuellen Artikel erklärt .
„Materialien wie Bindemittel auf Fluorpolymerbasis könnten die Lebensdauer des Reflexionsvermögens verlängern und dadurch die durchschnittlichen Jahreskosten senken.“
Die Schaffung einer einschichtigen Farbe, die Wärme ohne Energieaufwand direkt in den Weltraum reflektieren kann, wäre ein großer Gewinn für die Klimakrise, da die Kühlung normalerweise mit fossilen Brennstoffen betrieben wird und eine… große Gesamtwirkung auf die globale Erwärmung .
Der neue Lack muss noch einigen weiteren Tests unterzogen werden, die Patente sind jedoch bereits angemeldet. Der Name muss noch bekannt gegeben werden.
Die Studie wurde veröffentlicht in Zellberichte Physikalische Wissenschaft .