Barijev sulfat stvara najbjelju boju na svijetu

Xiulin Ruan, profesor strojarstva sa Sveučilišta Purdue, i njegovi studenti stvorili su najbjelju boju ikada zabilježenu

 

Profesor strojarstva Xiulin Ruan sa Sveučilišta Purdue i njegovi studenti jednom su stvorili najbjelju boju ikada zabilježenu, koja je sada uvrštena u Guinnessovu knjigu svjetskih rekorda. Ova ultrabijela boja može reflektirati do 98,1% vidljive svjetlosti, a zbog svoje snažne refleksije može čak emitirati infracrvenu toplinu s obojene površine i ima izvrsnu učinkovitost hlađenja zračenjem.

 

Xiulin Ruan drži uzorak najbjelje boje u svom laboratoriju

 

Bijela je boja koja sadrži sve boje u spektru. To je boja s najvećom svjetlinom s kojom se susrećemo u svakodnevnom životu, a ujedno je i posebna boja. Ne može se miješati s drugim bojama. To je najskuplje i najdraže postojanje u kutiji s bojama studenata umjetnosti. Također je relativno skup među bojama u spreju za automobile i industrijskim premazima.

 

Mnogo je razloga za podizanje "vrijednosti" bijele boje. Uzmimo za primjer bijelu boju koja se obično koristi u industriji. U usporedbi s drugim bojama, na njezinu boju očiglednije utječu nečistoće, pa će proces pročišćavanja biti kompliciraniji. Istodobno, bijela boja lako se oksidira i postaje žuta. Kakve materijale odabrati i kako stabilizirati njegovu matricu također su tehničke poteškoće.

 

Ukratko, što je boja bjelja, to ju je teže napraviti. Ali znanstvenici nikada nisu prestali tragati za ultimativnim, baš kao što su ljudi stvorili najcrnju crnu "Vanta Black", koja može apsorbirati 99,9% vidljive svjetlosti. Nasuprot tome, postoji čovjek koji je također opsjednut traženjem vrhunske bijele boje. Nakon više od šest godina mukotrpnog rada njega i njegovog tima, nedavno je to uspio. On je profesor Ruan Xiulin sa Sveučilišta Purdue u Sjedinjenim Državama. Nedavno je vodio svoj tim da stvori najbjelju bijelu boju u ljudskoj povijesti. Ova ultrabijela boja može reflektirati do 98,1% vidljive svjetlosti, a istovremeno emitira infracrvenu toplinu s obojene površine i ima izvrsnu učinkovitost hlađenja zračenjem.

 

Infracrvena kamera pokazuje kako uzorak najbjelje bijele boje (tamnoljubičasti kvadrat u sredini) zapravo hladi ploču ispod temperature okoline, nešto što ne rade čak ni komercijalne boje koje "odbijaju toplinu".

 

Otkako se 2008. godine pridružio Sveučilištu Purdue, profesor Xiulin Ruan posvetio se istraživanju u energetici i inženjerstvu termofizike. Nakon što je nedavno objavio rezultate istraživanja super bijele boje, prihvatio je intervjue mnogih medija i govorio o tome kako ako se ova boja nanese na oko 1,000 kvadratnih inča krova, unutrašnjost kuće može dobiti 10 kilovata snaga hlađenja, čak hladnija od većine kuća sa središnjim klima uređajem.

 

Prije toga bilo je vrlo teško postići učinkovito pasivno (zračenje) hlađenje. Trenutačno je relativno napredno rješenje korištenje složenih višeslojnih struktura ili reflektirajućih metalnih slojeva, ali to ograničava njihovu primjenu u mnogim područjima. Drugi je postići pasivno hlađenje pomoću boje, ali refleksija većine bijelih boja koje se trenutno koriste još uvijek je u rasponu od 80%-90%, a niska refleksija otežava održavanje površine hladnom. To zahtijeva lakiranje vrlo debelog sloja boje, koji je ne samo rasipan, već se i vrlo lako stvrdnjava, a područje primjene mu je usko i može raditi samo u određenim vremenskim uvjetima.

 

Kako bi riješio ovaj problem, istraživački tim izumio je bijeli premaz na bazi kalcijevog karbonata s refleksijom od 95,5%. Sada, novi nanokompozitni ultrabijeli premaz na bazi barijevog sulfata koji su izumili nedvojbeno je u većoj mjeri potaknuo razvoj tehnologije pasivnog hlađenja. Njihov je rad objavljen kao naslovni članak u časopisu "American Chemical Society Applied Materials & Interfaces".

 

Tajne "izbjeljivanja".

Ova super-bijela boja ima dvije "tajne" izbjeljivanja. Jedan je visoka koncentracija barijevog sulfata dodanog matrici boje. Ovaj spoj ima visoku elektroničku propusnost pojasa, nisku apsorpciju sunčeve svjetlosti i visoku refleksiju. Često se koristi kao punilo za promjenu konzistencije i dodaje se nekim bijelim bojama. Također se može koristiti kao sredstvo za izbjeljivanje i dodati foto papiru i kozmetici.

Istraživači su testirali velik broj bijelih artikala na tržištu i otkrili da dodavanje barijevog sulfata doista može uvelike povećati refleksiju predmeta, odnosno da će izgledati bjelji; drugo je da su čestice barijevog sulfata unutar boje različitih veličina i imaju veliki raspon fluktuacije veličine čestica. Stupanj do kojeg svaka čestica raspršuje svjetlost varira s veličinom čestice, pa što je veća raspodjela veličine čestica unutar boje, boja može raspršiti više vidljive svjetlosti.

Učinak superpozicije ove dvije "tajne" visoke koncentracije i različitih veličina čestica čini ovu novu boju iznimno visokom refleksijom. Naravno, koncentracija barijevog sulfata ne može biti previsoka. Iako visoka koncentracija pomaže da boja bude bjelja, previsoka koncentracija također će povećati vjerojatnost pucanja ili ljuštenja boje nakon sušenja, što uvelike utječe na korisničko iskustvo.

 

Zamijenite klima uređaj

Kao što svi znamo, bijela svjetlost je svjetlost složene boje, a neproziran objekt će apsorbirati različite boje svjetlosti i reflektirati istu boju svjetlosti, tako da bijeli objekti imaju veću refleksivnost. Kada se bijela boja koristi za bojanje krova, ona može u velikoj mjeri reflektirati toplinu sunčevog zračenja, učinkovito smanjujući prijenos topline zračenjem i prijenos topline konvekcijom.

Prema studiji u Geophysical Research Letters u 2010, ako su krovovi kuća u gradu obojeni idealnom bijelom bojom, računalna simulacija je otkrila da to može smanjiti učinak toplinskog otoka za 33%, smanjiti ukupni temperaturu grada za 0,4 stupnja, te značajno smanjiti unutarnju temperaturu, čime se smanjuje stopa korištenja klima uređaja i postiže svrha očuvanja energije i smanjenja emisija.

 

Mikrostruktura kompozitne prevlake barijev sulfat-akrilna kiselina s volumnom koncentracijom od 60%

 

Reflektivnost boje koju je razvilo Sveučilište Purdue puno je veća od one obične komercijalne boje, što znači da ima bolji učinak hlađenja. Istraživači su upotrijebili visokoprecizni termoelement za detekciju temperature kako bi testirali učinak hlađenja boje na otvorenom. U demonstracijskom eksperimentu ova se boja može koristiti u različitim okruženjima. Noću može obojanu površinu učiniti 11 stupnjeva nižom od okolne temperature, a na jakom suncu u podne također može ohladiti površinu do 5 stupnjeva niže od okolne okoline. U daljnjim eksperimentima, istraživači su otkrili da čak iu hladnom okruženju zime (temperatura ispitivanja bila je oko 6 stupnjeva), još uvijek može smanjiti površinu uzorka za 10 stupnjeva, što je dokazalo da boja ima izvrsnu reflektivnu učinkovitost hlađenja.

 

Istraživači sa Sveučilišta Purdue Xiulin Ruan i Joseph Peoples koriste infracrvenu kameru za usporedbu učinka hlađenja uzoraka bijele boje na krovu.

 

Zapravo, ova nova vrsta ultrabijele boje izvorno je proizašla iz hira istraživačkog tima. Prvotno su htjeli upotrijebiti ultrabijelu boju kako bi zamijenili tradicionalne klima uređaje za hlađenje kuće. Nakon toga su napravili mnoga poboljšanja na temelju boje za hlađenje zračenjem razvijene 1970-ih i proveli više od šest godina istraživanja omjera i eksperimenata. Za odabir osnovnog materijala za boju, u početku su razmatrali više od 100 različitih materijala. Nakon mnogo eksperimenata, postupno su suzili raspon na 10. Nakon toga su proveli unakrsne testove 50 različitih formula za svaku od tih 10 skupina materijala.

 

U početku su dobili bijelu boju na bazi kalcijevog karbonata, ali kalcijev karbonat može reagirati u ekstremnim vremenskim uvjetima kao što je kisela kiša i uzrokovati kvarenje boje, pa su lansirali boju na bazi barijevog sulfata i posebno optimizirali stabilnost boje za složene vanjskim okruženjima, i konačno odabrali kompozitnu formulu boje barijev sulfat-akrilna kiselina s volumnom koncentracijom od 60%. To također pokazuje da kalcijev karbonat nije tako dobar kao barijev sulfat u otpornosti na kiseline i lužine.

 

Profesor Xiulin Ruan rekao je da je nova vrsta boje koju su izumili bolja od drugih komercijalnih bijelih boja koje se trenutno koriste u smislu refleksije, učinka hlađenja i stabilnosti. U isto vrijeme, njegov proizvodni proces je kompatibilan s uobičajenim komercijalnim procesima bojanja, a trošak se može kontrolirati. Stoga ova boja ima široke izglede za primjenu u smanjenju troškova hlađenja prostora, borbi protiv učinaka urbanih otoka i ublažavanju globalnog zatopljenja u budućnosti. U intervjuu za BBC, također je rekao: "Napravili smo vrlo grubu kalkulaciju da samo 1% Zemljine površine (možda neke stijene u nenaseljenim područjima) treba biti premazano ovom bojom da igra ulogu u borbi protiv klimatskih promjena u određenoj mjeri."

 

Obratite pozornost na istaloženi barijev sulfat tvrtke Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. ima sposobnost proizvodnje različitih proizvoda od istaloženog barijevog sulfata s prosječnom veličinom čestica od 30 nanometara do 10 mikrona, fokusirajući se na pružanje prilagođenih proizvoda i usluga. Važno je spomenuti da na proizvodima možemo izvesti različite površinske tretmane prema potrebama kupaca.

 

Na temelju istraživanja tima profesora Xiulina Ruana, barijev sulfat stvara najbjelju boju na svijetu, što pokazuje da istaloženi barijev sulfat tvrtke Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. igra važnu ulogu kao funkcionalni aditiv u primjeni premaza. Barijev sulfat ima visoku bjelinu i otpornost na kiseline i lužine. Proizvodi se kombiniranjem praha različitih veličina čestica, što može učiniti da premaz ima najšire spektralno raspršenje i pomaže u postizanju najveće refleksije. Naziva se premazom koji reflektira toplinu.

 

Inženjeri tvrtke Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. također su rekli da se dodavanjem visokih koncentracija barijevog sulfata i kombinacijama različitih veličina čestica barijevog sulfata radi smanjenja razmaka između čestica i poboljšanja refleksije, može dodati više zbog niske vrijednosti upijanja ulja. barijevog sulfata. Naš precipitirani barijev sulfat ima usku raspodjelu veličine čestica i jednoličnije čestice. Učinak će biti bolji kombinacijom različitih veličina čestica. Naš ultra bijeli barijev sulfat vrlo je popularan u premazima koji zahtijevaju visoki sjaj, a Extinction barij sulfat također ima svoje jedinstvene karakteristike u mat i polumat premazima.

 

 

Tim profesora Xiulina Ruana postigao je velika postignuća ne samo u arhitektonskim premazima, već iu sprejevima za automobile, zrakoplove i svemirske letjelice. Barijev sulfat može povećati sadržaj čvrstih tvari i smanjiti VOC, što može pomoći u smanjenju potrošnje klima uređaja, a budući da ovi klimatizacijski sustavi troše gorivo, također može pomoći u uštedi benzina. U primjenama premaza, dodavanje istaloženog barijevog sulfata, funkcionalnog materijala, može se boriti protiv globalnog zatopljenja održavajući površinu dovoljno hladnom da se smanji potreba za unutarnjim klima uređajem.