ПОПУЛЯРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Кадры

Фотогалерея

Новости

Вместо кондиционера. Ученые изобрели охлаждающую краску / 23.10.2020

Ученые изготовили белую краску с наполнителем из микрометровых частиц карбоната кальция и пронаблюдали за поведением покрытия из такого вещества под лучами солнца. Оказалось, что краска отражает около 95,5 процента падающей энергии излучения и позволяет поверхности становиться на 1,7 градуса Цельсия холоднее окружающей среды в дневное время и до 10 градусов — в ночное.

По словам авторов, если дальнейшие испытания подтвердят пригодность вещества для длительного использования в разных погодных условиях, краску можно будет применять для пассивного охлаждения зданий и наружных электрических систем. 

Предметы кажутся белыми, если они равномерно и почти без потерь отражают падающую энергию излучения всех длин волн видимого диапазона. Такое свойство белого цвета делает его полезным для систем пассивного охлаждения: чтобы сократить энергопотребление кондиционеров, поверхности зданий окрашивают в светлые тона — в результате часть энергии света отражается в виде теплового излучения, и нагрев ослабевает.

Кроме того, кондиционеры просто отводят тепло из здания и, таким образом, повышают температуру окружающей среды, в то время как тепловое излучение ведет себя иначе. Длина волны тепловых фотонов, несущих основную часть всей испускаемой энергии, лежит вблизи определенного значения, которое задается  температурой излучающего тела. Для типичных температур в условиях Земли это значение длины волны, как правило, лежит в инфракрасной области и попадает в окно прозрачности атмосферы (8–13 мкм) — диапазон длин волн, в котором фотоны распространяются в атмосфере практически без поглощения, а значит почти не нагревают воздух вокруг излучающего тела.

Ученые из Китая и США под руководством Сюлинь Жуань (Xiulin Ruan) из Университета Пёрдью изготовили и протестировали белую акриловую краску, 60 процентов объема которой было заполнено частицами карбоната кальция (CaCO3) со средней длиной около 1,7 микрометра и средним диаметром примерно 0,5 микрометра. При этом разброс размеров частиц составил около 20 процентов — согласно предсказаниям симуляций, такая неоднородность вещества позволяет эффективно рассеивать излучение различных длин волн солнечного спектра и за счет этого повышать долю отраженной энергии.

Чтобы изучить свойства вещества, авторы изготовили высушенный слой краски сантиметровой площади и толщиной около 0,4 миллиметра и поместили его в теплоизолирующую оболочку с прозрачным покрытием. Готовый образец исследователи расположили на открытом пространстве и на протяжении двух дней одновременно измеряли интенсивность падающего излучения пиранометром, а также температуру образца и окружающей среды при помощи термопар.

Даже при максимальном достигнутом уровне интенсивности освещения (около 963 ватт на квадратный метр) поверхность краски была холоднее окружающей среды примерно на 1,7 градуса Цельсия, а в ночное время этот показатель достигал отметки в 10 градусов Цельсия. При этом образец отражал примерно 95,5 процента падающей на него солнечной энергии — это не рекордный показатель, однако существенно превосходит типичные значения для белых красок массового производства (80–90 процентов).

 

Результаты испытаний краски с CaCO3-наполнителем. Сверху — график зависимости температуры окружающей среды и образца от времени (на фоне показан уровень солнечной интенсивности). Снизу — сравнение с краской массового производства в видимом и инфракрасном диапазоне

Кроме того, ученые сравнили свойства своей краски со свойствами обычной, изготовив образец постоянной толщины, на котором краской с добавлением CaCO3 нарисовали «P» на фоне стандартной краски почти того же цвета. В видимом диапазоне символ был практически неразличим, однако в инфракрасном спектре изображение получалось гораздо более контрастным за счет разности температур порядка двух градусов Цельсия.

 


Другие новости по теме:
28.11.20 - Дисплей телефона на основе перовскита
19.11.20 - Ученые заставили дерево сиять
09.11.20 - Две тысячи градусов по Цельсию
08.11.20 - Концепция химического пространства: предсказание свойств вещества
03.11.20 - Лазерный скальпель с искривленным самоускоряющимся световым лучом
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

Нанотехнологи из США и Японии разделили премию Испании

2 японских и 3 американских ученых стали лауреатами престижной премии принца Астурийского за научные и технические разработки в области нанотехнологий. Испания присудила награды японским ученым Сум

1477
2

Одноколесный велосипед с электромотором (видео)

Enicycle - это моторизованный одноколесный велосипед, сконструированный изобретателем из Словении Александером Полутником (Aleksander Polutnik). Научиться ездить на этом необычном средстве передвижени

184
3

Лунный камень стал источником кислорода

Исследователи из Кембриджа создали небольшой химический реактор, способный проводить процессы окисления и производство кислорода из лунного камня. В основе работы реактора лежит просто электромеханиче

174
4

Ученые обнаружили неизвестный ранее вирус

Способ глубокого секвенирования помог международной команде исследователей открыть новую разновидность рабдовирусов, которые вызывают заболевание бешенством у животных и людей. При этом, обнаруженный

171
5

Над Европой обнаружен радиоактивный йод - 131

Следы радиоактивного йода были обнаружены в атмосфере многих европейских стран. Источник утечки пока не определен. Йод-131 в основном используется в фармацевтике. Он является побочным продуктом

123

Анонсы событий