Нова зверхбіла фарба охолоджує будівлю, як кондиціонер

Нова фарба навіть на сонці не нагрівається, залишаючись більш холодною, ніж навколишнє повітря.

Вчені створили фарбу, яка буквально замінює собою кондиціонер. Вона навіть під прямими сонячними променями залишається холодніше навколишнього повітря.

Досягнення описано в науковій статті, опублікованій в журналі Cell Reports Physical Science.

Жителям Росії може важко в це повірити, але більшості людей охолодження будівель потрібніше, ніж опалення. Це вірно для більшості жителів США, не кажучи вже про Африку, Південної і Південно-Східної Азії і багатьох країнах Латинської Америки.

Тим часом далеко не всі жителі теплих країн можуть дозволити собі кондиціонер. До того ж ці пристрої, охолоджуючи повітря в приміщенні, нагрівають його зовні. В результаті на вулицях міст стає тільки спекотніше.

Нарешті, кондиціонери витрачають електроенергію. Наприклад, в США на охолодження будівель витрачається близько 10% всієї електроенергії. Тобто в 2019 році на роботу кондиціонерів там було витрачено 400 терават-годин. Зрозуміло, що енергія коштує грошей. Та й екологічна обстановка від вироблення декількох сотень додаткових терават-годин (і це тільки в одній країні) навряд чи покращилася.

Тепер вчені пропонують куди більш економічне рішення для охолодження будівель, нагрітих понад міру щедрим південним сонцем. І це ... біла фарба. Правда, дуже незвичайна. Вона відправляє отриману від сонця енергію назад в космос, і робить це відразу трьома шляхами.

По-перше, ця фарба відображає 95,5% падаючого на неї сонячного світла (в той  час як звичайна біла фарба - тільки 80-90%). По-друге, вона відображає і більшу частину ультрафіолетових променів. Відображаючи прямі сонячні промені (як видимі, так і ультрафіолетові), фарба не нагрівається під ними.

Але є у неї і третя особливість. Новий матеріал активно випромінює інфрачервоні хвилі. У сонячний день він може випускати понад 37 ват з квадратного метра. І ці хвилі фарба випромінює якраз в тому вузькому діапазоні, в якому для них прозора земна атмосфера. Таким чином, пофарбована поверхня "запускає в космос" і те тепло, яке отримує від контакту з навколишнім повітрям.

Випробування показали, що навіть в полудень під прямими сонячними променями вона на 1,7 ° C холодніше повітря. Вночі різниця ще значніше: цілих 10 ° C.

"Дуже дивно, що температура поверхні під прямими сонячними променями нижче, ніж температура [повітря], про яку повідомляє місцева метеостанція для даного регіону. Але ми показали, що це можливо", - заявляє глава дослідницької групи Сюлін Жуан (Xiulin Ruan) з Університету Пердью.

Відзначимо, що спроби розробити фарбу з такими властивостями робилися з 1970-х років, але тільки зараз увінчалися успіхом. Вченим довелося неабияк потрудитися, щоб отримати настільки вражаючий результат. Вони перебрали сотні варіантів складу, перш ніж підібрали оптимальний.

Тим дивніше, що барвником є самий звичайний карбонат кальцію (CaCO3) - основа вапняку і найважливіший компонент писальної крейди. Нова фарба на 60% складається з цього дешевого з'єднання. В іншому це звичайна акрилова фарба, і її можна виробляти на існуючих промислових установках.

Секрет нового матеріалу не тільки в оптичних властивостях карбонату кальцію. Фарба спеціально була зроблена так, щоб в неї входили частки CaCO3 самого різного розміру. Це надає їй особливі оптичні властивості.

Тепер автори планують випробувати довговічність своєї фарби, її стійкість до впливу вологи та інші характеристики, важливі для комерційного продукту.