Bariumsulfat skaber verdens hvideste maling

Xiulin Ruan, en Purdue University professor i maskinteknik, og hans studerende har skabt den hvideste maling nogensinde

 

Professor Xiulin Ruan fra Mechanical Engineering ved Purdue University og hans studerende skabte engang den hvideste maling, der nogensinde er registreret, som nu er blevet inkluderet i Guinness Book of World Records. Denne ultrahvide maling kan reflektere op til 98,1% af synligt lys, og på grund af dens stærke reflektionsevne kan den endda udsende infrarød varme fra den malede overflade og har fremragende strålingskøling.

 

Xiulin Ruan holder prøven fra sit laboratorium af den hvideste maling nogensinde

 

Hvid er en farve, der indeholder alle farverne i spektret. Det er farven med den højeste lysstyrke, vi kommer i kontakt med i vores dagligdag, og det er også en særlig farve. Det kan ikke blandes med andre farver. Det er den dyreste og mest skattede tilværelse i kunststuderendes malerkasse. Det er også en forholdsvis dyr en blandt bilspraymaling og industrielle belægninger.

 

Der er mange grunde til at hæve "værdien" af hvid. Tag den hvide maling, der almindeligvis bruges i industrien, som et eksempel. Sammenlignet med andre malinger er dens farve mere tydeligt påvirket af urenheder, så dens rensningsproces vil være mere kompliceret. Samtidig oxideres hvid maling let og bliver gul. Hvilken slags materialer man skal vælge, og hvordan man stabiliserer dens matrix, er også tekniske vanskeligheder.

 

Kort sagt, jo hvidere malingen er, jo sværere er den at lave. Men videnskabsmænd er aldrig holdt op med at forfølge det ultimative, ligesom mennesker har skabt den sorteste sorte "Vanta Black", som kan absorbere 99,9% af synligt lys. I modsætning hertil er der en mand, der også er besat af at forfølge det ultimative hvide. Efter mere end seks års hårdt arbejde af ham og hans team gjorde han det endelig for nylig. Han er professor Ruan Xiulin fra Purdue University i USA. For nylig førte han sit team til at skabe den hvideste hvide maling i menneskehedens historie. Denne ultrahvide maling kan reflektere op til 98,1% af synligt lys, samtidig med at den udsender infrarød varme fra den malede overflade og har fremragende strålingskølingsydelse.

 

Et infrarødt kamera viser, hvordan en prøve af den hvideste hvide maling (den mørkelilla firkant i midten) faktisk afkøler brættet til under omgivelsestemperaturen, noget som ikke engang kommercielle "varmeafvisende" malinger gør.

 

Siden han kom til Purdue University i 2008, har professor Xiulin Ruan været engageret i forskning i energi- og termofysikteknik. Efter for nylig at have offentliggjort forskningsresultaterne for super hvid maling, accepterede han interviews fra mange medier og talte om, at hvis denne maling påføres omkring 1,000 kvadratcentimeter af taget, kan husets indre få 10 kilowatt køleeffekt, endnu køligere end de fleste huse med centralt klimaanlæg.

 

Før dette var det meget vanskeligt at opnå effektiv passiv (strålende) køling. På nuværende tidspunkt er en relativt avanceret løsning at bruge komplekse flerlagsstrukturer eller reflekterende metallag, men dette begrænser deres anvendelse på mange områder. En anden er at opnå passiv afkøling gennem maling, men reflektionsevnen af ​​de fleste hvide malinger, der bruges i øjeblikket, ligger stadig i intervallet 80%-90%, og den lave reflektionsevne gør det vanskeligt at holde overfladen kølig. Dette kræver maling af et meget tykt lag maling, som ikke kun er spild, men også meget let at hærde, og dets anvendelsesområde er snævert og kan kun fungere under visse specifikke vejrforhold.

 

For at løse dette problem opfandt forskerholdet en calciumcarbonat-baseret hvid belægning med en reflektionsevne på 95,5 %. Nu har den nye ultrahvide nanokompositbelægning baseret på bariumsulfat, de har opfundet, utvivlsomt fremmet udviklingen af ​​passiv køleteknologi i højere grad. Deres papir blev offentliggjort som en forsideartikel i tidsskriftet "American Chemical Society Applied Materials & Interfaces".

 

"Whiteing" hemmeligheder

Denne superhvide maling har to blegende "hemmeligheder". Den ene er den høje koncentration af bariumsulfat, der tilsættes malingsmatrixen. Denne forbindelse har et højt elektronisk båndgab, lav sollysabsorption og høj reflektionsevne. Det bruges ofte som fyldstof til at ændre konsistensen og tilsættes nogle hvide malinger. Det kan også bruges som blegemiddel og tilføjes til fotopapir og kosmetik.

Forskerne testede et stort antal hvide genstande på markedet og fandt ud af, at tilsætning af bariumsulfat i høj grad kan øge objektets reflektionsevne, det vil sige, at det vil se hvidere ud; den anden er, at bariumsulfatpartiklerne inde i malingen er af forskellig størrelse og har et stort udsvingsområde for partikelstørrelsen. Den grad, hvori hver partikel spreder lys, svinger med dens partikelstørrelse, så jo større partikelstørrelsesfordelingen er for partiklerne inde i malingen, jo mere synligt lys kan malingen sprede.

Superpositionseffekten af ​​disse to "hemmeligheder" af høj koncentration og forskellige partikelstørrelser gør, at denne nye maling har ekstrem høj reflektionsevne. Koncentrationen af ​​bariumsulfat kan naturligvis ikke være for høj. Selvom høj koncentration er med til at gøre malingen hvidere, vil en for høj koncentration også gøre malingen mere tilbøjelig til at revne eller skalle efter tørring, hvilket i høj grad påvirker brugeroplevelsen.

 

Udskift klimaanlægget

Som vi alle ved, er hvidt lys et komplekst farvelys, og et uigennemsigtigt objekt vil absorbere forskellige farver af lys og reflektere den samme lysfarve, så hvide objekter har en højere reflektionsevne. Når hvid maling bruges til at male taget, kan den i høj grad reflektere solens strålevarme, hvilket effektivt reducerer strålingsvarmeoverførsel og konvektionsvarmeoverførsel.

Ifølge en undersøgelse i Geophysical Research Letters i 2010, hvis tagene på huse i byen er malet med ideel hvid maling, fandt computersimulering, at dette kan reducere varmeø-effekten med 33 %, reducere den samlede byens temperatur med 0,4 grader og reducere indendørstemperaturen betydeligt, hvorved brugshastigheden af ​​klimaanlæg reduceres og formålet med energibesparelse og emissionsreduktion opnås.

 

Mikrostruktur af bariumsulfat-akrylsyre kompositbelægning med en volumenkoncentration på 60 %

 

Refleksionsevnen af ​​malingen udviklet af Purdue University er meget højere end for almindelig kommerciel maling, hvilket betyder, at den har en bedre køleeffekt. Forskerne brugte en termoelement højpræcisionstemperaturdetektionsenhed til at teste malingens køleydelse udendørs. I demonstrationseksperimentet kan denne maling bruges i en række forskellige miljøer. Om natten kan det gøre den malede overflade 11 grader lavere end den omgivende temperatur, og i det stærke sollys ved middagstid kan den også afkøle overfladen til 5 grader lavere end det omgivende miljø. I yderligere eksperimenter fandt forskerne, at selv i vinterens kolde miljø (testtemperaturen var omkring 6 grader), kunne den stadig reducere prøvens overflade med 10 grader, hvilket beviste, at malingen har fremragende reflekterende køleegenskaber.

 

Purdue University-forskerne Xiulin Ruan og Joseph Peoples bruger et infrarødt kamera til at sammenligne køleydelsen af ​​hvide malingsprøver på et tag.

 

Faktisk kom denne nye type ultrahvid maling oprindeligt fra et indfald fra forskerholdet. De ønskede oprindeligt at bruge ultrahvid maling til at erstatte traditionelle klimaanlæg til huskøling. Derefter lavede de mange forbedringer baseret på den strålingskølende maling, der blev udviklet i 1970'erne, og udførte mere end seks års forholdsforskning og eksperimenter. Til udvælgelsen af ​​malingens grundmateriale overvejede de i første omgang mere end 100 forskellige materialer. Efter en masse eksperimenter indsnævrede de gradvist intervallet til 10. Derefter gennemførte de krydstest af 50 forskellige formler for hver af disse 10 grupper af materialer.

 

De fik oprindeligt en calciumcarbonat-baseret hvid maling, men calciumcarbonat kan reagere i ekstremt vejr såsom sur regn og få malingen til at forringes, så de lancerede en bariumsulfat-baseret maling og specifikt optimeret malingens stabilitet til kompleks udendørs miljøer, og til sidst valgt en bariumsulfat-akrylsyre komposit maling formel med en volumenkoncentration på 60%. Dette viser også, at calciumcarbonat ikke er så godt som bariumsulfat i syre- og alkaliresistens.

 

Professor Xiulin Ruan sagde, at den nye type maling, de opfandt, er overlegen i forhold til andre kommercielle hvide malinger, der i øjeblikket anvendes med hensyn til reflektivitet, køleydelse og stabilitet. Samtidig er dens fremstillingsproces kompatibel med almindelige kommercielle malingsprocesser, og omkostningerne er kontrollerbare. Derfor har denne maling brede anvendelsesmuligheder til at reducere omkostningerne til rumafkøling, bekæmpe by-ø-effekter og lindre global opvarmning i fremtiden. I et interview med BBC sagde han også: "Vi lavede en meget grov beregning af, at kun 1% af jordens overflade (måske nogle sten i ubeboede områder) skal belægges med denne maling for at spille en rolle i bekæmpelsen af ​​klimaændringer. et vist omfang."

 

Vær opmærksom på det udfældede bariumsulfat fra Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. har evnen til at producere forskellige udfældede bariumsulfatprodukter med en gennemsnitlig partikelstørrelse på 30 nanometer til 10 mikron, med fokus på at levere skræddersyede produkter og tjenester. Det er værd at nævne, at vi kan udføre forskellige overfladebehandlinger på produkter efter kundernes behov.

 

Baseret på forskning fra professor Xiulin Ruans team skaber bariumsulfat den hvideste maling i verden, hvilket viser, at det udfældede bariumsulfat fra Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. spiller en vigtig rolle som et funktionelt additiv i belægningsapplikationer. Bariumsulfat har høj hvidhed og syre- og alkaliresistens. Den fremstilles ved at kombinere pulvere af forskellige partikelstørrelser, hvilket kan få belægningen til at få den bredeste spektralspredning og hjælpe med at opnå den højeste reflektionsevne. Det kaldes varmereflekterende belægning.

 

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.s ingeniører sagde også, at ved at tilføje høje koncentrationer af bariumsulfat og kombinationer af forskellige partikelstørrelser af bariumsulfat for at reducere hullerne mellem partikler og forbedre refleksion, kan der tilføjes mere på grund af den lave olieabsorptionsværdi af bariumsulfat. Vores udfældede bariumsulfat har en snæver partikelstørrelsesfordeling og mere ensartede partikler. Effekten bliver bedre gennem kombinationen af ​​forskellige partikelstørrelser. Vores Ultra White Barium Sulfate er meget populær i belægninger, der kræver højglans, og Extinction Barium Sulfate har også sine unikke egenskaber i matte og semi-matte belægninger.

 

 

Professor Xiulin Ruans team har opnået store resultater, ikke kun inden for arkitektoniske belægninger, men også med spraymaling til biler, fly og rumfartøjer. Bariumsulfat kan øge faststofindholdet og reducere VOC, hvilket kan hjælpe med at reducere klimaanlægsforbruget, og da disse klimaanlæg forbruger brændstof, kan det også hjælpe med at spare benzin. I belægningsapplikationer kan tilføjelse af udfældet bariumsulfat, et funktionelt materiale, bekæmpe global opvarmning ved at holde overfladen kølig nok til at reducere behovet for intern aircondition.