Baariumsulfaat loob maailma valgeima värvi

Purdue ülikooli masinaehituse professor Xiulin Ruan ja tema õpilased on loonud seni valgeima värvi.

 

Purdue ülikooli masinaehituse professor Xiulin Ruan ja tema õpilased lõid kunagi kõige valgema värvi, mis eales registreeritud, mis on nüüdseks kantud Guinnessi rekordite raamatusse. See ülivalge värv suudab peegeldada kuni 98,1% nähtavast valgusest ja tänu oma tugevale peegelduvusele võib see värvitud pinnalt eraldada isegi infrapunasoojust ning sellel on suurepärane kiirgusjahutusvõime.

 

Xiulin Ruan hoiab käes oma labori kõige valgema värvi proovi

 

Valge on värv, mis sisaldab kõiki spektris olevaid värve. See on kõige suurema heledusega värv, millega me oma igapäevaelus kokku puutume ja see on ka eriline värv. Seda ei saa segada teiste värvidega. See on kõige kallim ja kallim eksistents kunstitudengite värvikastis. Samuti on see suhteliselt kallis autode pihustusvärvide ja tööstuslike pinnakatete seas.

 

Valge "väärtuse" tõstmiseks on palju põhjuseid. Võtke näiteks tööstuses tavaliselt kasutatav valge värv. Võrreldes teiste värvidega on selle värvi ilmsemalt mõjutanud lisandid, mistõttu on selle puhastusprotsess keerulisem. Samal ajal oksüdeerub valge värv kergesti ja muutub kollaseks. Milliseid materjale valida ja kuidas selle maatriksit stabiliseerida, on samuti tehnilised raskused.

 

Ühesõnaga, mida valgem on värv, seda raskem on seda teha. Kuid teadlased pole kunagi lakanud püüdlemast ülima poole, nagu inimesed on loonud mustima musta "Vanta Blacki", mis suudab neelata 99,9% nähtavast valgusest. Seevastu on mees, kes on samuti kinnisideeks ülima valge poole püüdlemisest. Pärast enam kui kuueaastast rasket tööd tema ja tema meeskonna poolt sai ta selle hiljuti lõpuks hakkama. Ta on professor Ruan Xiulin Purdue ülikoolist Ameerika Ühendriikidest. Hiljuti juhtis ta oma meeskonda inimkonna ajaloo valgeima värvi loomisel. See ülivalge värv suudab peegeldada kuni 98,1% nähtavast valgusest, kiirgades samal ajal värvitud pinnalt infrapunasoojust ning sellel on suurepärane kiirgusjahutusvõime.

 

Infrapunakaamera näitab, kuidas kõige valgema valge värvi näidis (tumelilla ruut keskel) jahutab tahvli tegelikult alla ümbritseva temperatuuri, mida ei tee isegi kaubanduslikud "soojust hülgavad" värvid.

 

Alates Purdue ülikooliga liitumisest 2008. aastal on professor Xiulin Ruan pühendunud energia- ja termofüüsika inseneriuuringutele. Pärast ülivalge värvi uurimistulemuste hiljutist avaldamist võttis ta vastu intervjuud paljudest meediakanalitest ja rääkis, kuidas kui seda värvi kanda umbes 1,000 ruuttollisele katusele, saab maja sisemusse 10 kilovatti jahutusvõimsus, isegi jahedam kui enamikus keskkliimaseadmega majades.

 

Enne seda oli tõhusat passiivset (kiirguslikku) jahutamist väga raske saavutada. Praegu on suhteliselt arenenud lahendus keerukate mitmekihiliste struktuuride või peegeldavate metallikihtide kasutamine, kuid see piirab nende rakendamist paljudes valdkondades. Teine eesmärk on saavutada passiivne jahutamine läbi värvi, kuid enamiku praegu kasutatavate valgete värvide peegeldusvõime jääb endiselt 80%-90% vahemikku ja madal peegeldusvõime muudab pinna jahedana hoidmise keeruliseks. Selleks on vaja värvida väga paks värvikiht, mis pole mitte ainult raiskav, vaid ka väga kergesti kõvenev ning selle kasutusala on kitsas ja võib toimida vaid teatud kindlates ilmastikutingimustes.

 

Selle probleemi lahendamiseks leiutas uurimisrühm kaltsiumkarbonaadil põhineva valge katte, mille peegeldusvõime on 95,5%. Nüüd on nende leiutatud uus baariumsulfaadil põhinev nanokomposiitne ülivalge kate kahtlemata suuremal määral soodustanud passiivse jahutustehnoloogia arengut. Nende artikkel avaldati kaaneartiklina ajakirjas "American Chemical Society Applied Materials & Interfaces".

 

"Valgendamise" saladused

Sellel ülivalgel värvil on kaks valgendavat "saladust". Üks on värvimaatriksile lisatud baariumsulfaadi kõrge kontsentratsioon. Sellel ühendil on kõrge elektrooniline ribalaius, madal päikesevalguse neeldumine ja kõrge peegeldusvõime. Seda kasutatakse sageli täiteainena konsistentsi muutmiseks ja lisatakse mõnele valgele värvile. Seda saab kasutada ka valgendava ainena ning lisada fotopaberile ja kosmeetikale.

Teadlased katsetasid suurt hulka turul olevaid valgeid esemeid ja leidsid, et baariumsulfaadi lisamine võib tõepoolest oluliselt suurendada objekti peegelduvust, st muudab selle valgemaks; teine ​​on see, et baariumsulfaadi osakesed värvi sees on erineva suurusega ja neil on suur osakeste suuruse kõikumine. Iga osakese valguse hajutamise määr kõigub vastavalt osakeste suurusele, seega mida suurem on osakeste suurusvahemiku jaotus värvi sees, seda rohkem nähtavat valgust võib värv hajutada.

Nende kahe kõrge kontsentratsiooni ja erineva osakeste suurusega "saladuse" superpositsiooniefekt muudab selle uue värvi ülimalt suure peegelduvuse. Muidugi ei saa baariumsulfaadi kontsentratsioon olla liiga kõrge. Kuigi kõrge kontsentratsioon aitab muuta värvi valgemaks, muudab liiga kõrge kontsentratsioon ka värvi suurema tõenäosusega pärast kuivamist mõraneda või kooruda, mis mõjutab oluliselt kasutuskogemust.

 

Vahetage konditsioneer välja

Nagu me kõik teame, on valge valgus keerukas värvivalgus ja läbipaistmatu objekt neelab erinevat värvi valgust ja peegeldab sama värvi valgust, seega on valgetel objektidel suurem peegeldusvõime. Kui katuse värvimiseks kasutatakse valget värvi, võib see suurel määral peegeldada päikese kiirgavat soojust, vähendades tõhusalt kiirgussoojusülekannet ja konvektsioonsoojusülekannet.

Ajakirjas Geophysical Research Letters in 2010 läbi viidud uuringu kohaselt leiti, et kui linna majade katused värvitakse ideaalse valge värviga, leiti arvutisimulatsiooniga, et see võib vähendada soojussaare efekti 33% võrra. linna temperatuuri 0,4 kraadi võrra ja oluliselt vähendada sisetemperatuuri, vähendades seeläbi kliimaseadmete kasutusmäära ning saavutades energiasäästu ja heitkoguste vähendamise eesmärgi.

 

Baariumsulfaat-akrüülhappe komposiitkatte mikrostruktuur mahukontsentratsiooniga 60%

 

Purdue ülikooli poolt välja töötatud värvi peegeldusvõime on palju suurem kui tavalisel kaubanduslikul värvil, mis tähendab, et sellel on parem jahutav toime. Uurijad kasutasid termopaari ülitäpse temperatuuri tuvastamise seadet, et testida värvi jahutusvõimet õues. Näidiskatses saab seda värvi kasutada erinevates keskkondades. Öösel võib see muuta värvitud pinna ümbritsevast temperatuurist 11 kraadi madalamaks ja keskpäeval tugeva päikesevalguse käes jahutada pinna ümbritsevast keskkonnast 5 kraadi madalamaks. Edasistes katsetes leidsid teadlased, et isegi talvises külmas keskkonnas (testi temperatuur oli umbes 6 kraadi) võib see proovi pinda siiski 10 kraadi võrra vähendada, mis tõestas, et värvil on suurepärane peegeldav jahutusvõime.

 

Purdue ülikooli teadlased Xiulin Ruan ja Joseph Peoples kasutavad infrapunakaamerat, et võrrelda katusel valgete värviproovide jahutusvõimet.

 

Tegelikult tuli see uut tüüpi ülivalge värv algselt uurimisrühma kapriisist. Algselt soovisid nad kasutada ülivalget värvi, et asendada traditsioonilised kliimaseadmed maja jahutamiseks. Pärast seda tegid nad 1970. aastatel välja töötatud kiirgust jahutava värvi põhjal palju täiustusi ning viisid läbi enam kui kuus aastat suhteuuringuid ja katseid. Värvi alusmaterjali valikul arvestati algul enam kui 100 erineva materjaliga. Pärast paljusid katseid ahendasid nad järk-järgult vahemikku 10-ni. Pärast seda viisid nad läbi risttestid 50 erineva valemiga iga 10 materjalirühma jaoks.

 

Algselt said nad kaltsiumkarbonaadil põhineva valge värvi, kuid kaltsiumkarbonaat võib reageerida ekstreemsete ilmastikutingimustega (nt happevihmad) ja põhjustada värvi riknemist, mistõttu nad tõid turule baariumsulfaadil põhineva värvi ja optimeerisid spetsiaalselt värvi stabiilsust kompleksi jaoks. väliskeskkonnas ja lõpuks valiti baariumsulfaat-akrüülhappe komposiitvärvi valem mahukontsentratsiooniga 60%. See näitab ka, et kaltsiumkarbonaat ei ole happe- ja leelisekindluse poolest nii hea kui baariumsulfaat.

 

Professor Xiulin Ruan ütles, et nende leiutatud uut tüüpi värvid on peegelduvuse, jahutusvõime ja stabiilsuse poolest paremad kui teised praegu kasutatavad valged värvid. Samal ajal ühildub selle tootmisprotsess tavaliste kaubanduslike värvimisprotsessidega ja kulud on kontrollitavad. Seetõttu on sellel värvil laialdased kasutusvõimalused ruumide jahutamise kulude vähendamisel, linnasaarte mõjude vastu võitlemisel ja globaalse soojenemise leevendamisel tulevikus. Intervjuus BBC-le ütles ta ka: "Tegime väga umbkaudse arvutuse, et selle värviga tuleb katta vaid 1% maapinnast (võib-olla mõned kivimid asustamata aladel), et mängida rolli kliimamuutuste vastu võitlemisel. teatud määral."

 

Pöörake tähelepanu ettevõtte Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. sadestunud baariumsulfaadile.

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.-l on võimalus toota mitmesuguseid sadestatud baariumsulfaadi tooteid, mille keskmine osakeste suurus on 30 nanomeetrit kuni 10 mikronit, keskendudes kohandatud toodete ja teenuste pakkumisele. Tasub mainida, et saame teha toodetele erinevaid pinnatöötlusi vastavalt kliendi vajadustele.

 

Professor Xiulin Ruani töörühma uuringute põhjal loob baariumsulfaat maailma valgeima värvi, mis näitab, et Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.-i sadestunud baariumsulfaat mängib olulist rolli funktsionaalse lisandina katmisrakendustes. Baariumsulfaadil on kõrge valgedus ning happe- ja leelisekindlus. Seda toodetakse erineva suurusega osakeste pulbrite kombineerimisel, mis võib muuta katte kõige laiema spektraalse hajumise ja aidata saavutada suurimat peegelduvust. Seda nimetatakse soojust peegeldavaks katteks.

 

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. insenerid ütlesid ka, et lisades kõrge kontsentratsiooniga baariumsulfaati ja erineva suurusega baariumsulfaadi osakeste kombinatsioone, et vähendada osakeste vahesid ja parandada peegeldust, saab õli madala neeldumisväärtuse tõttu lisada rohkem. baariumsulfaadist. Meie sadestunud baariumsulfaadil on kitsas osakeste suuruse jaotus ja ühtlasemad osakesed. Efekt on parem tänu erinevate osakeste suuruste kombinatsioonile. Meie Ultra White Barium Sulfate on väga populaarne kõrgläiget nõudvate kattekihtide puhul ning Extinction Barium Sulfate'il on oma ainulaadsed omadused ka mattide ja poolmattide kattekihtides.

 

 

Professor Xiulin Ruani meeskond on teinud suuri saavutusi mitte ainult arhitektuursete katete, vaid ka autode, lennukite ja kosmosesõidukite pihustusvärvide vallas. Baariumsulfaat võib suurendada tahkete ainete sisaldust ja vähendada lenduvate orgaaniliste ühendite sisaldust, mis võib aidata vähendada kliimaseadmete tarbimist, ja kuna need kliimaseadmed tarbivad kütust, võib see aidata ka bensiini säästa. Kattetöödel võib sadestunud baariumsulfaadi (funktsionaalse materjali) lisamine võidelda globaalse soojenemise vastu, hoides pinna piisavalt jahedana, et vähendada vajadust sisemise kliimaseadme järele.