Результаты, опубликованные в Интернете в Joule, являются важным и практическим шагом на пути к охлаждению зданий за счет пассивного дневного радиационного охлаждения – спонтанного процесса, при котором поверхность отражает солнечный свет и излучает тепло в космос, охлаждаясь до потенциально ниже температуры окружающей среды. Это может снизить температуру в помещении и сократить использование кондиционера и связанные с ним выбросы углекислого газа.
«Когда вы носите белую футболку в жаркий солнечный день, вы чувствуете себя круче, чем если бы вы носили футболку более темного цвета – это потому, что белая рубашка отражает больше солнечного света, и это то же самое для зданий», – сказал Аасват Раман. доцент кафедры материаловедения и инженерии в Школе инженерии Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и главный исследователь исследования. "Покрашенная в белый цвет крыша будет прохладнее внутри, чем крыша более темного оттенка.
Но эти краски делают еще кое-что: они отражают тепло в инфракрасных длинах волн, которые мы, люди, не можем видеть своими глазами. Это может позволить зданиям остывать еще больше за счет радиационного охлаждения."
Лучшие доступные в настоящее время белые краски обычно отражают около 85% приходящей солнечной радиации. Остаток поглощается химическим составом краски. Исследователи показали, что простые модификации ингредиентов краски могут дать значительный скачок, отражая до 98% приходящей радиации.
В современных белых красках с высоким коэффициентом отражения солнечного излучения используется оксид титана. Хотя состав хорошо отражает большую часть видимого и ближнего инфракрасного света, он также поглощает ультрафиолетовый и фиолетовый свет. Свойства соединения, поглощающие ультрафиолетовое излучение, делают его полезным в солнцезащитных лосьонах, но они также приводят к нагреванию под солнечными лучами, что мешает поддерживать в здании как можно больше прохлады.
Исследователи изучили возможность замены оксида титана недорогими и легкодоступными ингредиентами, такими как барит, который является художественным пигментом, и политетрафторэтилен, более известный как тефлон.
Эти ингредиенты помогают краскам отражать ультрафиолетовый свет. Команда также внесла дополнительные изменения в формулу краски, в том числе снизила концентрацию полимерных связующих, которые также поглощают тепло.
«Потенциальные преимущества охлаждения, которые это может дать, могут быть реализованы в ближайшем будущем, потому что предлагаемые нами модификации находятся в пределах возможностей лакокрасочной промышленности», – сказал научный сотрудник Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Джотирмой Мандал, научный сотрудник Шмидта, работающий в исследовательской группе Рамана и соавтор-корреспондент по исследованию.
Помимо прогресса, авторы предложили несколько долгосрочных выводов для дальнейшего изучения, в том числе картографирование того, где такие краски могут иметь значение, изучение влияния загрязнения на технологии радиационного охлаждения и в глобальном масштабе, если они могут повлиять на собственная способность земли отражать тепло от солнца.
Исследователи также отметили, что многие муниципалитеты и правительства, в том числе штаты Калифорния и Нью-Йорк, начали поощрять технологии холодных крыш для новых зданий.
«Мы надеемся, что эта работа будет стимулировать будущие инициативы в области супербелых покрытий не только для экономии энергии в зданиях, но и для смягчения эффекта теплового острова в городах, и, возможно, даже покажет практический способ этого, если он будет применяться в массовом, глобальном масштабе. может повлиять на изменение климата ", – сказал Мандал, изучавший технологии охлаждения красок в течение нескольких лет. "Это потребует сотрудничества между экспертами в различных областях, таких как оптика, материаловедение и метеорология, а также экспертами из промышленного и политического секторов."