سولفات باریم سفیدترین رنگ جهان را ایجاد می کند

Xiulin Ruan، استاد مهندسی مکانیک دانشگاه پوردو و دانشجویانش سفیدترین رنگ تاریخ را خلق کرده اند.

 

پروفسور Xiulin Ruan از مهندسی مکانیک در دانشگاه پردو و دانشجویانش زمانی سفیدترین رنگ ثبت شده را ایجاد کردند که اکنون در کتاب رکوردهای جهانی گینس ثبت شده است. این رنگ فوق‌العاده سفید می‌تواند تا 98.1 درصد نور مرئی را منعکس کند و به دلیل بازتاب قوی آن، حتی می‌تواند گرمای مادون قرمز را از سطح رنگ‌شده ساطع کند و عملکرد خنک‌کننده تابشی عالی دارد.

 

Xiulin Ruan نمونه آزمایشگاهی خود از سفیدترین رنگ ثبت شده را نگه می دارد

 

سفید رنگی است که تمام رنگ های طیف را در خود دارد. این رنگ با بالاترین درخشندگی است که ما در زندگی روزمره با آن در تماس هستیم و همچنین یک رنگ خاص است. نمی توان آن را با رنگ های دیگر مخلوط کرد. گران ترین و گرامی ترین موجود در جعبه رنگ هنرجویان است. همچنین در بین رنگ اسپری خودرو و پوشش های صنعتی نسبتاً گران است.

 

دلایل زیادی برای افزایش "ارزش" رنگ سفید وجود دارد. رنگ سفید را که معمولا در صنعت استفاده می شود به عنوان مثال در نظر بگیرید. در مقایسه با سایر رنگ ها، رنگ آن به وضوح تحت تأثیر ناخالصی ها قرار می گیرد، بنابراین فرآیند تصفیه آن پیچیده تر خواهد بود. در عین حال رنگ سفید به راحتی اکسید شده و زرد می شود. اینکه چه نوع موادی را انتخاب کنیم و چگونه ماتریس آن را تثبیت کنیم نیز از مشکلات فنی است.

 

به طور خلاصه، هر چه رنگ سفیدتر باشد، ساخت آن سخت تر است. اما دانشمندان هرگز دست از دستیابی به نهایت نبرده‌اند، درست مثل انسان‌ها که سیاه‌ترین سیاه‌پوست «وانتا بلک» را خلق کرده‌اند که می‌تواند ۹۹.۹ درصد نور مرئی را جذب کند. در مقابل، مردی وجود دارد که به دنبال سفیدی نهایی نیز وسواس دارد. پس از بیش از شش سال تلاش سخت او و تیمش، بالاخره اخیراً این کار را انجام داد. او پروفسور Ruan Xiulin از دانشگاه پوردو در ایالات متحده است. او اخیراً تیم خود را برای ایجاد سفیدترین رنگ سفید در تاریخ بشر رهبری کرد. این رنگ فوق‌العاده سفید می‌تواند تا 98.1 درصد نور مرئی را منعکس کند، در حالی که گرمای مادون قرمز را از سطح رنگ‌شده ساطع می‌کند و عملکرد خنک‌کننده تابشی عالی دارد.

 

یک دوربین مادون قرمز نشان می‌دهد که چگونه نمونه‌ای از سفیدترین رنگ سفید (مربع بنفش تیره در وسط) تخته را زیر دمای محیط خنک می‌کند، کاری که حتی رنگ‌های تجاری «ردکننده گرما» هم انجام نمی‌دهند.

 

پروفسور Xiulin Ruan از زمان پیوستن به دانشگاه پوردو در سال 2008، متعهد به تحقیق در زمینه مهندسی انرژی و ترموفیزیک بوده است. پس از انتشار نتایج تحقیقات رنگ فوق‌العاده سفید، او مصاحبه‌های بسیاری از رسانه‌ها را پذیرفت و در مورد اینکه اگر این رنگ روی سقف حدود 1،{2}} اینچ مربع استفاده شود، فضای داخلی خانه می‌تواند 10 کیلووات باشد، صحبت کرد. قدرت خنک کننده، حتی خنک تر از اکثر خانه های دارای تهویه مطبوع مرکزی.

 

قبل از این، دستیابی به سرمایش غیرفعال (تابشی) کارآمد بسیار دشوار بود. در حال حاضر، یک راه حل نسبتا پیشرفته استفاده از ساختارهای چند لایه پیچیده یا لایه های فلزی بازتابنده است، اما این امر کاربرد آنها را در بسیاری از زمینه ها محدود می کند. یکی دیگر، دستیابی به خنک‌سازی غیرفعال از طریق رنگ است، اما بازتاب اکثر رنگ‌های سفیدی که در حال حاضر استفاده می‌شوند هنوز در محدوده 80%-90% است و انعکاس کم، خنک نگه داشتن سطح را دشوار می‌کند. این امر مستلزم رنگ آمیزی یک لایه بسیار ضخیم رنگ است که نه تنها ضایع کننده است بلکه سخت شدن آن بسیار آسان است و دامنه کاربرد آن باریک است و فقط در شرایط خاص آب و هوایی می تواند کار کند.

 

برای حل این مشکل، تیم تحقیقاتی یک پوشش سفید بر پایه کربنات کلسیم با بازتاب 95.5 درصد اختراع کردند. اکنون، پوشش جدید نانوکامپوزیت فوق سفید بر پایه سولفات باریم که آنها اختراع کردند، بدون شک توسعه فناوری خنک کننده غیرفعال را تا حد زیادی ارتقا داده است. مقاله آنها به عنوان یک مقاله روی جلد در مجله "American Chemical Society Applied Materials & Interfaces" منتشر شد.

 

اسرار "سفید کردن".

این رنگ فوق العاده سفید دارای دو "راز" سفید کننده است. یکی از آنها غلظت بالای سولفات باریم است که به ماتریکس رنگ اضافه می شود. این ترکیب دارای شکاف باند الکترونیکی بالا، جذب کم نور خورشید و بازتاب بالا است. اغلب به عنوان پرکننده برای تغییر قوام استفاده می شود و به برخی از رنگ های سفید اضافه می شود. همچنین می توان از آن به عنوان یک عامل سفید کننده استفاده کرد و به کاغذ عکس و لوازم آرایشی اضافه کرد.

محققان تعداد زیادی از اقلام سفید رنگ موجود در بازار را آزمایش کردند و دریافتند که افزودن سولفات باریم در واقع می تواند بازتاب جسم را تا حد زیادی افزایش دهد، یعنی آن را سفیدتر نشان می دهد. دوم اینکه ذرات سولفات باریم داخل رنگ دارای اندازه های متفاوتی هستند و دامنه نوسان اندازه ذرات زیادی دارند. درجه ای که هر ذره نور را پراکنده می کند با اندازه ذرات خود در نوسان است، بنابراین هرچه توزیع محدوده اندازه ذرات ذرات داخل رنگ بیشتر باشد، نور قابل مشاهده بیشتری رنگ می تواند پراکنده شود.

اثر برهم نهی این دو "راز" غلظت بالا و اندازه ذرات مختلف باعث می شود این رنگ جدید بازتاب بسیار بالایی داشته باشد. البته غلظت سولفات باریم نمی تواند خیلی زیاد باشد. اگر چه غلظت بالا به سفیدتر شدن رنگ کمک می کند، غلظت بیش از حد بالا نیز احتمال ترک خوردن یا پوسته شدن رنگ پس از خشک شدن را افزایش می دهد و تجربه کاربری را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد.

 

کولر گازی را تعویض کنید

همانطور که همه ما می دانیم، نور سفید یک نور رنگی پیچیده است و یک جسم مات رنگ های مختلف نور را جذب می کند و همان رنگ نور را منعکس می کند، بنابراین اجسام سفید بازتاب بالاتری دارند. هنگامی که از رنگ سفید برای رنگ آمیزی سقف استفاده می شود، می تواند گرمای تابشی خورشید را تا حد زیادی منعکس کند و به طور موثر انتقال حرارت تشعشع و انتقال حرارت همرفتی را کاهش دهد.

طبق مطالعه‌ای در Geophysical Research Letters در 2010، اگر سقف خانه‌های شهر با رنگ سفید ایده‌آل رنگ‌آمیزی شود، شبیه‌سازی رایانه‌ای نشان داد که این می‌تواند اثر جزیره گرمایی را تا 33% کاهش دهد. دمای شهر را به میزان 0.4 درجه کاهش می دهد و دمای داخلی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و در نتیجه میزان استفاده از تهویه مطبوع را کاهش می دهد و به هدف صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار می رسد.

 

ریزساختار پوشش کامپوزیت باریم سولفات-اکریلیک اسید با غلظت حجمی 60%

 

بازتاب رنگی که توسط دانشگاه پوردو ساخته شده است بسیار بالاتر از رنگ تجاری معمولی است، به این معنی که اثر خنک کنندگی بهتری دارد. محققان از یک دستگاه تشخیص دما با دقت بالا ترموکوپل برای آزمایش عملکرد خنک کنندگی رنگ در فضای باز استفاده کردند. در آزمایش نمایشی می توان از این رنگ در محیط های مختلف استفاده کرد. در شب می تواند سطح رنگ شده را 11 درجه کمتر از دمای اطراف کند و در زیر نور شدید آفتاب در ظهر می تواند سطح را تا 5 درجه کمتر از محیط اطراف خنک کند. در آزمایش‌های بعدی، محققان دریافتند که حتی در محیط سرد زمستان (دمای آزمایش حدود 6 درجه بود)، همچنان می‌تواند سطح نمونه را تا 10 درجه کاهش دهد، که ثابت کرد رنگ دارای عملکرد خنک‌کننده انعکاسی عالی است.

 

محققان دانشگاه پردو، Xiulin Ruan و Joseph Peoples از یک دوربین مادون قرمز برای مقایسه عملکرد خنک‌کنندگی نمونه‌های رنگ سفید روی پشت بام استفاده می‌کنند.

 

در واقع، این نوع جدید از رنگ فوق‌العاده سفید در اصل ناشی از هوی و هوس تیم تحقیقاتی است. آنها در ابتدا می خواستند از رنگ فوق العاده سفید برای جایگزینی سیستم های تهویه مطبوع سنتی برای خنک کننده خانه استفاده کنند. پس از آن، آنها بر اساس رنگ خنک کننده تابشی توسعه یافته در دهه 1970، پیشرفت های زیادی انجام دادند و بیش از شش سال تحقیق و آزمایش نسبت انجام دادند. برای انتخاب ماده پایه رنگ، در ابتدا بیش از 100 ماده مختلف را در نظر گرفتند. پس از آزمایش های زیاد، آنها به تدریج محدوده را به 10 کاهش دادند. پس از آن، آنها آزمایش های متقابل 50 فرمول مختلف را برای هر یک از این 10 گروه از مواد انجام دادند.

 

آنها در ابتدا یک رنگ سفید بر پایه کربنات کلسیم به دست آوردند، اما کربنات کلسیم ممکن است در آب و هوای شدید مانند باران اسیدی واکنش نشان دهد و باعث خراب شدن رنگ شود، بنابراین یک رنگ مبتنی بر سولفات باریم راه اندازی کردند و به طور خاص پایداری رنگ را برای پیچیده بهینه کردند. محیط های بیرونی و در نهایت فرمول رنگ کامپوزیتی سولفات باریم-آکریلیک اسید با غلظت حجمی 60 درصد انتخاب شد. این همچنین نشان می دهد که کربنات کلسیم به خوبی سولفات باریم در مقاومت اسیدی و قلیایی نیست.

 

پروفسور Xiulin Ruan گفت که نوع جدیدی از رنگ که آنها اختراع کردند از دیگر رنگ های سفید تجاری که در حال حاضر استفاده می شوند از نظر بازتاب، عملکرد خنک کننده و پایداری برتر است. در عین حال، فرآیند ساخت آن با فرآیندهای معمولی رنگ تجاری سازگار است و هزینه آن قابل کنترل است. بنابراین، این رنگ چشم‌انداز کاربرد گسترده‌ای در کاهش هزینه‌های خنک‌کننده فضا، مبارزه با اثرات جزیره‌ای شهری و کاهش گرمایش جهانی در آینده دارد. وی همچنین در گفت‌وگو با بی‌بی‌سی گفت: «محاسبات بسیار تقریبی انجام دادیم که تنها ۱ درصد از سطح زمین (شاید برخی از سنگ‌ها در مناطق خالی از سکنه) باید با این رنگ پوشانده شود تا در مبارزه با تغییرات اقلیمی نقش داشته باشد. تا حدی."

 

به سولفات باریم رسوبی شرکت مواد جدید Yunfu Hongzhi توجه کنید.

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. توانایی تولید محصولات مختلف سولفات باریم رسوبی با اندازه ذرات متوسط ​​30 نانومتر تا 10 میکرون را با تمرکز بر ارائه محصولات و خدمات سفارشی دارد. شایان ذکر است که بر اساس نیاز مشتری می توانیم عملیات سطحی مختلفی را روی محصولات انجام دهیم.

 

بر اساس تحقیقات تیم پروفسور Xiulin Ruan، سولفات باریم سفیدترین رنگ را در جهان ایجاد می کند که نشان می دهد سولفات باریم رسوب شده شرکت Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. نقش مهمی به عنوان یک افزودنی کاربردی در کاربردهای پوشش دارد. سولفات باریم دارای سفیدی بالا و مقاومت اسیدی و قلیایی است. با ترکیب پودرهایی با اندازه های مختلف ذرات تولید می شود که می تواند باعث شود پوشش وسیع ترین پراکندگی طیفی را داشته باشد و به دستیابی به بالاترین بازتاب کمک کند. به آن پوشش بازتابنده حرارت می گویند.

 

مهندسان Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. همچنین گفتند که با افزودن غلظت های بالای سولفات باریم و ترکیبی از اندازه ذرات مختلف سولفات باریم برای کاهش شکاف بین ذرات و بهبود انعکاس، می توان به دلیل ارزش جذب کم روغن، مقدار بیشتری را اضافه کرد. سولفات باریم سولفات باریم رسوب‌شده ما دارای توزیع اندازه ذرات باریک و ذرات یکنواخت‌تر است. اثر از طریق ترکیب اندازه های مختلف ذرات بهتر خواهد بود. سولفات باریم فوق سفید ما در پوشش هایی که نیاز به براقیت بالا دارند بسیار محبوب است و سولفات باریم انقراض نیز ویژگی های منحصر به فرد خود را در پوشش های مات و نیمه مات دارد.

 

 

تیم پروفسور Xiulin Ruan نه تنها در پوشش‌های معماری، بلکه در رنگ‌های اسپری خودروها، هواپیماها و فضاپیماها نیز به دستاوردهای بزرگی دست یافته‌اند. سولفات باریم می تواند محتوای جامد را افزایش دهد و VOC را کاهش دهد، که می تواند به کاهش مصرف تهویه مطبوع کمک کند، و از آنجایی که این سیستم های تهویه مطبوع سوخت مصرف می کنند، می تواند به صرفه جویی در مصرف بنزین نیز کمک کند. در کاربردهای پوشش، افزودن سولفات باریم رسوب‌شده، یک ماده کاربردی، می‌تواند با سرد نگه داشتن سطح به اندازه کافی برای کاهش نیاز به تهویه هوای داخلی، با گرمایش جهانی مقابله کند.