Článek
Fenomén globálního oteplování se vědci po celém světě snaží snížit všemožnými způsoby. Vědci z Purdeovy univerzity v amenrickém státě Indiana se zaměřili na vývoj ultrabílé barvy. Napoprvé to může znít zvláštně, ale je to tak. Bílá barva má schopnost odrážet sluneční záření. Aplikovaná na povrchy, například staveb, pomáhá zmenšovat přehřívání interiérů, které - ideálně v kombinaci s dalšími přirozenými způsoby ochlazování jako je přirozená cirkulace vzduchu - pak není třeba klimatizovat a tím spotřebovávat elektrickou energii.
Vědci přitom zjistili, že čím bělejší, rozuměj studenější odstín, bílý nátěr má, tím více slunečního záření odrazí. Tým strojních inženýrů pod vedením profesora Xiulina Ruana se proto zaměřil na vývoj co nejstudenější, jinak tedy nejbělejší bílé barvy. Jejich nejnovější nátěr má schopnost odrazit až 98,1 procent dopadajícího slunečního světla, a s ním i tepla.
Vědci jsou přesvědčeni, že tento odstín ultra-bílé je zatím nejbližší ekvivalent nejčernějšího odstínu černé, jenž nese název Vantablack (materiál složený z uhlíkových nanotrubic), který sluneční záření naopak absorbuje, v tomto případě v množství 99,9 procent.
„Pokud byste chtěli touto barvou pokrýt plochu střechy asi 1000 čtverečních stop (93 m² - pozn. red.), odhadujeme, že byste mohli získat chladicí výkon 10 kilowattů. To je výkonnější než centrální klimatizace používané ve většině domů,” přibližuje praktický význam objevu svého týmu profesor Ruan.
Ultrafialové LED světlo zabíjí virus, tvrdí izraelská studie
Běžný komerčně prodávaný bílý nátěr se pod dopadajícím slunečním zářením spíše zahřívá. Speciální odstíny, které je na trhu možné rovněž objevit, pak odrazí 80-90 procent dopadajícího světla a tepla, ovšem nedokáží své okolí ochladit, píše se v prohlášení vědeckého týmu na stránkách univerzity. V něm také odhalují podstatu svého objevu.
Tajemství nejbělejší bělosti
Jimi vyvinutý nátěr obsahuje vysokou koncentraci síranu barnatého, jenž se používá například na výrobu fotografického papíru a také kosmetických bělidel. „Zaměřili jsme se na různé komerční produkty, v podstatě na všechno, co je bílé,“ říká Xiangyu Li, výzkumník z Institutu Technologie v Massachusetts, který se v rámci svého Ph.D. studia na přípravě barvy v Ruanově laboratoři podílí. „Zjistili jsme, že pomocí síranu barnatého můžete teoreticky dělat věci opravdu, opravdu reflexní, což znamená, že jsou opravdu, opravdu bílé.”
Velmi důležité je, že částice síranu barnatého obsažené v nátěru jsou různě velké. Jaké spektrum ze světla jednotlivé částice rozptýlí, závisí na její velikosti, takže širší rozsah velikostí částic umožňuje barvě rozptýlit více světelného spektra ze slunce.
„Vysoká koncentrace částic, které mají také různé velikosti, dává barvě nejširší spektrální rozptyl, který přispívá k nejvyšší odrazivosti,” upřesňuje Joseph Peoples, Ph.D. student ve strojírenství Purdeovy univerzity.
Nic není neomezené
Vědci připouštějí, že existuje ještě malý prostor k tomu, aby jejich bílá barva byla bělejší, ale bez kompromisu to už nebude. „Ačkoli vyšší koncentrace částic je lepší pro výrobu něčeho bílého, nemůžete ji zvýšit přespříliš. Čím je totiž vyšší, tím snáze se barva láme nebo odlupuje,” objasňuje Li.
Jak se měří chlazení
Pomocí vysoce přesného odečítacího zařízení vědci v exteriéru prokázali, že barva zvládne během noci udržet povrch o 10,5 °C chladnější než je jeho okolní prostředí. Je-li povrch na přímém slunci během poledne, s nátěrem je pak chladnější o 4,4 °C než jeho okolí.
Infračervená kamera ukazuje, jak vzorek nejbělejší bílé barvy (tmavě fialový čtverec uprostřed) ve skutečnosti ochlazuje desku pod okolní teplotu, což nedokáží ani komerční barvy odrážející teplo.
Sluneční odrazivost barvy je tak účinná, že dokonce fungovala uprostřed zimy. Během venkovního testu s okolní teplotou 6,1 °C se barvě stále podařilo snížit teplotu vzorku o 10 °C.
Lze ji vyrábět komerčně
Ruanův tým během svého výzkumu bílých nátěrů odzkoušel přes 100 různých materiálů, z nichž k dalšímu posuzování vybral desítku. Od každého z těchto deseti pak vytvořil zhruba 50 různých směsí. Jejich posledně publikovaný nátěr byl vytvořen na bázi uhličitanu vápenatého, tedy sloučeniny, která se hojně vyskytuje v horninách i ve schránkách drobných živočichů, například mlžů.
Vědci ve své studii prokázali, že stejně jako komerční barvy může jejich nátěr na bázi síranu barnatého potenciálně odolat i venkovním podmínkám. Velice cenným aspektem jejich výzkumu pak je, že technika, kterou použili k vytvoření nátěru, je aplikovatelná do procesu výroby komerčních barev.
