La vernice più bianca di sempre! Con esso, non è necessario accendere il condizionatore d’aria in estate

“Il nero davanti a te non è nero, di che bianco stai parlando.”

Come definiamo il bianco?

Il bianco è il colore della neve, dei muri e del latte.

Dio ha detto che dovrebbe esserci luce e la luce bianca include luce di vari colori.

Nei codici colore esadecimali, #FFFFFF si riferisce al bianco puro.

Il bianco può anche rappresentare una sensazione che ti mantiene fresco in piena estate.

La vernice più bianca del mondo, dagli edifici alle automobili

Scientificamente, la definizione di bianco è correlata alla riflettività. In generale, un oggetto è considerato bianco quando riflette l’ 80% o più di tutte le lunghezze d’onda nello spettro visibile.

Più bianco è il materiale, più luce può riflettere e meno è probabile che si surriscaldi. Il buon senso scientifico viene tramandato di generazione in generazione sotto forma di esperienza di vita, le persone ai tropici spesso dipingono le loro case di bianco e gli edifici bianchi a Santorini, in Grecia, non sono solo per l’estetica.

Nel 2021, la Purdue University ha sviluppato una vernice ultra-bianca contenente particelle di solfato di bario con una riflettività del 98,1%, che è stata inclusa nell’edizione 2022 del Guinness dei primati nel settembre dello stesso anno , diventando di diritto la più bianca finora. dipingere .

Se utilizzato su tetti e marciapiedi, il rivestimento può mantenere le superfici esterne a più di 4,5°C più fresche dell’ambiente, riducendo la richiesta di climatizzazione e mitigando l’effetto isola di calore urbano, anche in inverno .

Xiulin Ruan, professore di ingegneria meccanica alla Purdue University che ha partecipato alla ricerca, ha fornito un esempio dal vero:

Se si copre 1.000 piedi quadrati di superficie del tetto con esso, si stima che si possano ottenere fino a 10 kilowatt di potenza di raffreddamento. Questo è più potente dei condizionatori d’aria utilizzati dalla maggior parte delle case.

I ricercatori hanno persino suggerito che solo lo 0,5-1% della superficie terrestre potrebbe essere coperto con la vernice per invertire la tendenza al riscaldamento globale.

Di recente, gli stessi scienziati hanno sviluppato una nuova formulazione più sottile e leggera , ovvero la vernice 2.0 più bianca al mondo, che riduce anche la temperatura superficiale.

Perché renderlo più leggero e sottile? Il motivo principale è che gli scenari di utilizzo di 1.0 e 2.0 sono diversi.

Quando è uscito 1.0, per ottenere un livello adeguato di raffreddamento radiativo, il rivestimento doveva avere uno spessore di almeno 0,4 mm, che era perfettamente accettabile per strutture come i tetti degli edifici.

Ma quando si osservano oggetti con requisiti di dimensioni e peso precisi, come automobili, treni e aeroplani, in cui i rivestimenti devono essere più sottili e leggeri, 2.0 è il momento di giocare.

2.0 è un rivestimento nanoporoso contenente nitruro di boro esagonale (una sostanza utilizzata principalmente nei lubrificanti) e impiega solo 0,15 mm per ottenere una riflettività del 97,9%, quasi la stessa del 98,1% di 1.0.

Qual è il ruolo del nitruro di boro esagonale? Il membro del team Andrea Felicelli, dottorando in ingegneria meccanica alla Purdue University, ha spiegato:

Il nitruro di boro esagonale ha un alto indice di rifrazione, che si traduce in una forte dispersione della luce solare; le sue particelle hanno anche una morfologia unica, che chiamiamo nanopiastrine, che sono più efficienti nel rimbalzare la radiazione solare rispetto alle precedenti nanoparticelle sferiche.

2.0 è anche altamente poroso su scala nanometrica grazie alla sua densità inferiore e allo spessore più sottile, ed è l’80% più leggero di 1.0.

Il più leggero 2.0 sarà utilizzato in una varietà di scenari leggeri, dove può ridurre la temperatura superficiale di circa 5,6°C se spruzzato all’esterno di aerei, automobili o treni.

Nel caldo soffocante, l’aereo sull’asfalto non deve accendere il condizionatore d’aria per raffreddare l’interno e si può risparmiare molta energia.

2.0 dovrebbe essere commercializzato entro due o tre anni, ma richiederà una serie di test e perfezionamenti, come la riduzione al minimo dell’uso di composti organici volatili (VOC).

Pitture, vernici e altri prodotti contengono solventi organici, che rilasciano COV durante l’uso.La formaldeide è uno dei COV più noti, nocivi per la salute e l’ambiente.

Il professor Ruan Xiulin ha anche immaginato le infinite possibilità del 2.0 al di fuori dell’industria dei trasporti. È possibile utilizzare abbigliamento, scarpe e persino prodotti elettronici portatili come i telefoni cellulari:

“Può essere incorporato nella vernice o nelle fibre tessili, spazzolato, spruzzato o applicato su un rullo.”

Tuttavia, anche se il 2.0 è davvero commercializzato, il prezzo non sarà mai economico, perché il nitruro di boro ha bisogno di essere sintetizzato e prodotto, quindi è più adatto a scenari in cui non ti interessa il costo, ma “ti preoccupa” di peso e spessore .

La vernice più bianca è anche la vernice fresca

Le vernici più bianche 1.0 e 2.0 hanno quasi la stessa riflettività, non si sostituiscono a vicenda, ma ognuna ha i suoi pregi.

Dopotutto, battere il record per la vernice più bianca non è l’obiettivo degli scienziati, è frenare il riscaldamento globale e risparmiare energia.

Dagli anni ’70, molti scienziati hanno cercato di sviluppare rivestimenti di raffreddamento radiativo per sostituire i tradizionali condizionatori d’aria ed evitare di cadere in un circolo vizioso di riscaldamento globale in cui più caldo diventa più caldo e più caldo diventa più caldo.

Il team di Purdue ha impiegato sei anni per sviluppare la 1.0. Hanno preso in considerazione più di 100 materiali diversi, li hanno ridotti a 10 e hanno testato circa 50 diverse formulazioni per ciascun materiale.

La vernice bianca venduta sul mercato ha una riflettività compresa tra l’80% e il 90% circa e la comune materia prima biossido di titanio assorbe i raggi ultravioletti e irradia calore, quindi la superficie dell’edificio non deve essere inferiore alla temperatura ambiente.

1.0 si basa su due tecnologie chiave.

Da un lato, l’elevata concentrazione di solfato di bario viene utilizzata come componente principale per riflettere meglio la luce solare senza assorbire i raggi ultravioletti;

D’altra parte, il grado in cui le particelle disperdono la luce dipende dalle dimensioni e quando il solfato di bario viene trasformato in particelle di varie dimensioni, la vernice può riflettere la luce solare di diversi colori e lunghezze d’onda, ottenendo il più ampio effetto di dispersione spettrale.

Oltre ad essere riflettenti quasi al 100%, le nanoparticelle riflettono l’energia solare a lunghezze d’onda dell’infrarosso specifiche di 0,008-0,013 mm e il calore ritorna nello spazio attraverso la finestra a infrarossi senza essere intrappolato nell’atmosfera terrestre.

In definitiva, emette più calore di quello che assorbe , combattendo così il riscaldamento globale.

Questo “raffreddamento radiante passivo” raffredda la superficie dell’edificio senza consumare energia, il che equivale a installare un condizionatore che non consuma energia elettrica.

Come puoi vedere dall’immagine della telecamera IR, l’area in cui si trova la 1.0 è di un colore viola scuro, molto diverso dal colore circostante, indicando che raffredda la scheda al di sotto della temperatura ambiente, cosa che i rivestimenti termici commerciali non possono fare .

Anche la disponibilità relativa dei materiali è un vantaggio di 1.0. Il solfato di bario è più economico del biossido di titanio e il costo finale può anche essere paragonabile alla tradizionale vernice bianca.

Il lavoro è stato brevettato e Purdue sta lavorando con un’azienda per aumentare la vernice e portarla sul mercato, con la commercializzazione prevista entro due anni.

Ma 1.0 è tutt’altro che perfetto. Ronnen Levinson, un esperto dell’effetto isola di calore presso il Lawrence Berkeley National Laboratory, ha sottolineato che, dopo essere stata riflessa, è probabile che la luce ultravioletta reagisca con sostanze come gli ossidi di azoto nell’aria, che possono danneggiare la qualità dell’aria.

Un rapporto di Fast Company ha affermato che quasi il 60% delle materie prime per questo rivestimento proviene dal minerale di barite.L’estrazione mineraria significa un’enorme richiesta di energia e un’impronta di carbonio, che va contro lo scopo della protezione ambientale ed è coinvolta in un dilemma positivo e negativo.

Infatti, prima della 1.0, anche la Purdue University ha lanciato una versione. Nell’ottobre 2020 hanno sviluppato una vernice bianca con una riflettività del 95,5% utilizzando carbonato di calcio come materia prima.

Il carbonato di calcio è stato a lungo sostituito da solfato di bario 1,0; il nitruro di boro esagonale 2,0 ha ampliato gli scenari di utilizzo di 1,0.

“Il bianco più bianco” è solo un falso nome temporaneo, la tecnologia è in costante miglioramento e potrebbero esserci 3.0 e 4.0. Se vuoi una vera risposta di protezione ambientale, devi iniziare con 70 punti e 80 punti.

Con il bianco più bianco, non dimenticare il nero più nero

Alcuni anni fa, il nero più nero era il Vantablack, che assorbe fino al 99,965% della luce visibile.È stato inventato dalla società tecnologica britannica Surrey NanoSystems ed è stata una sorpresa quando è stato rilasciato nel 2014.

Vanta sta per array di nanotubi allineati verticalmente, il che significa array di nanotubi allineati verticalmente, con circa un miliardo di nanotubi per centimetro quadrato di rivestimento.

È così straordinariamente nero a causa della struttura dei nanotubi uniformemente distribuita , le particelle di luce che entrano vengono assorbite e pochissime che vengono riflesse colpiscono la parte superiore dei nanotubi.

Davanti alle due identiche statue in bronzo, quando una di esse è dipinta con Vantablack, cambia direttamente da tridimensionale a bidimensionale. Non stai fissando il nero, ma l’abisso.

Quando è uscito Whitest Paint 1.0, i ricercatori lo hanno confrontato con Vantablack. Dopotutto, uno è troppo nero per dominare la folla e l’altro è troppo bianco per dominare.

All’epoca c’era anche un episodio relativo a Vantablack: i ricercatori furono avvertiti di fare attenzione ad Anish Kapoor.

Anish Kapoor è un artista britannico che ha acquisito notorietà nel mondo dell’arte nel 2016 quando ha rilevato i diritti artistici esclusivi di Vantablack , che solo lui può utilizzare per scopi artistici.

La reazione più violenta a questo è stata un altro artista britannico, Stuart Semple, che ha sviluppato la vernice “rosa più rosa” in un impeto di rabbia e l’ha pubblicata sul sito Web, dove chiunque può acquistarla, tranne Anish Kapoor.

Di recente, una celebrità giapponese di Internet voleva sfidare la “stanza più buia del mondo”, ma non poteva acquistare Vantablack, quindi ha deciso di acquistare la vernice “True Black Warriors” con un tasso di assorbimento della luce del 99,4% (“Dynasty Warriors” ). : soldi finti).

Si è anche dipinto completamente di nero, senza cuciture perché Conan’s Man in Black.

Ma ora Vantablack non è il più oscuro. Nel 2019, il MIT ha sviluppato un materiale che assorbe il 99,995% della luce visibile e, soprattutto, gli scienziati hanno collaborato con l’artista Diemut Strebe per farlo apparire sotto forma di diamante.

Quando la “pietra” più brillante incontra il materiale che assorbe la luce, il diamante giallo naturale da $ 2 milioni è completamente nascosto nell’oscurità, quindi è chiamato “The Redemption of Vanity”.

Diemut Strebe e il MIT hanno anche scritto accanto al diamante: “Questo progetto può anche essere visto come una dichiarazione contro l’acquisto da parte di Anish Kapoor dei diritti artistici esclusivi di Vantablack. Abbiamo utilizzato una diversa composizione di nanotubi di carbonio che qualsiasi artista può utilizzare”.

Arte ed estetica a parte, i neri più scuri vengono utilizzati principalmente su superfici estremamente intolleranti alla luce riflessa , come telescopi astronomici, microsatelliti, inseguitori stellari, sensori a infrarossi, e si ritiene che siano utili anche negli aerei stealth.

La società di sviluppo Vantablack una volta ha proposto di esporre insieme nel museo il bianco più bianco e il nero più nero e, per non violare i diritti esclusivi d’arte firmati con Anish Kapoor, hanno anche sottolineato che “questa non è arte”, ma “educazione “. Scopo”, per coloro che sono interessati alla scienza dietro gli estremi di luce e oscurità.

“La scienza può creare un mezzo per l’arte, e l’arte può anche restituire alla scienza.” Dal bianco più bianco al nero più nero, la tavolozza degli scienziati influenza anche il futuro dell’umanità.

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