Bariumsulfaatti luo maailman valkoisimman maalin

Purduen yliopiston konetekniikan professori Xiulin Ruan ja hänen opiskelijansa ovat luoneet kaikkien aikojen valkoisimman maalin.

 

Purduen yliopiston konetekniikan professori Xiulin Ruan ja hänen opiskelijansa loivat kerran kaikkien aikojen valkoisimman maalin, joka on nyt sisällytetty Guinnessin ennätysten kirjaan. Tämä ultravalkoinen maali heijastaa jopa 98,1 % näkyvästä valosta, ja vahvan heijastavuutensa ansiosta se voi jopa lähettää infrapunalämpöä maalatusta pinnasta ja sillä on erinomainen säteilyjäähdytyskyky.

 

Xiulin Ruan pitää pystyssä laboratorionsa näytettä valkoisimmasta historiasta

 

Valkoinen on väri, joka sisältää kaikki spektrin värit. Se on kirkkain väri, jonka kanssa joudumme kosketuksiin jokapäiväisessä elämässämme, ja se on myös erityinen väri. Sitä ei voi sekoittaa muiden värien kanssa. Se on kallein ja rakkain olemassaolo taideopiskelijoiden maalilaatikossa. Se on myös suhteellisen kallis autojen spraymaalien ja teollisuusmaalien joukossa.

 

On monia syitä nostaa valkoisen "arvoa". Otetaan esimerkkinä teollisuudessa yleisesti käytetty valkoinen maali. Muihin maaleihin verrattuna epäpuhtaudet vaikuttavat sen väriin selvemmin, joten sen puhdistusprosessi on monimutkaisempi. Samalla valkoinen maali hapettuu helposti ja muuttuu keltaiseksi. Se, millaisia ​​materiaaleja valita ja miten sen matriisi stabiloidaan, ovat myös teknisiä vaikeuksia.

 

Lyhyesti sanottuna, mitä valkoisempi maali, sitä vaikeampaa se on tehdä. Mutta tiedemiehet eivät ole koskaan lakanneet tavoittelemasta äärimmäistä, aivan kuten ihmiset ovat luoneet mustimman mustan "Vanta Blackin", joka voi absorboida 99,9 % näkyvästä valosta. Sitä vastoin on mies, joka on myös pakkomielle äärimmäisen valkoisen tavoittelemisesta. Hänen ja hänen tiiminsä yli kuuden vuoden kovan työn jälkeen hän vihdoin teki sen äskettäin. Hän on professori Ruan Xiulin Purduen yliopistosta Yhdysvalloista. Äskettäin hän johti tiimiään luomaan ihmiskunnan historian valkoisimman valkoisen maalin. Tämä ultravalkoinen maali voi heijastaa jopa 98,1 % näkyvästä valosta ja samalla lähettää infrapunalämpöä maalatusta pinnasta, ja sillä on erinomainen säteilyjäähdytyskyky.

 

Infrapunakamera näyttää, kuinka näyte valkoisimmasta valkoisesta maalista (tumman violetti neliö keskellä) todella jäähdyttää levyn ympäristön lämpötilan alapuolelle, mitä eivät edes kaupalliset "lämpöä hylkivät" maalit tee.

 

Liittyessään Purduen yliopistoon vuonna 2008 professori Xiulin Ruan on sitoutunut energia- ja lämpöfysiikkatekniikan tutkimukseen. Julkistettuaan äskettäin supervalkoisen maalin tutkimustulokset, hän otti vastaan ​​haastatteluja monilta medioilta ja puhui siitä, että jos tätä maalia levitetään noin 1,000 neliötuumaa kattoon, talon sisätiloihin saadaan 10 kilowattia jäähdytystehoa, jopa viileämpää kuin useimmissa taloissa, joissa on keskusilmastointi.

 

Ennen tätä tehokasta passiivista (säteily)jäähdytystä oli erittäin vaikea saavuttaa. Tällä hetkellä suhteellisen kehittynyt ratkaisu on käyttää monimutkaisia ​​monikerroksisia rakenteita tai heijastavia metallikerroksia, mutta tämä rajoittaa niiden käyttöä monilla aloilla. Toinen on saavuttaa passiivinen jäähdytys maalin läpi, mutta useimpien tällä hetkellä käytettävien valkoisten maalien heijastuskyky on edelleen 80 %-90%, ja alhainen heijastavuus vaikeuttaa pinnan viileyttä pitämistä. Tämä edellyttää erittäin paksun maalikerroksen maalaamista, joka ei ole vain tuhlaava, vaan myös erittäin helposti kovettunut, ja sen käyttöalue on kapea ja toimii vain tietyissä sääolosuhteissa.

 

Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkimusryhmä keksi kalsiumkarbonaattipohjaisen valkoisen pinnoitteen, jonka heijastavuus on 95,5%. Nyt heidän keksimänsä uusi nanokomposiitti ultravalkoinen bariumsulfaattipinnoite on epäilemättä edistänyt passiivisen jäähdytystekniikan kehitystä enemmän. Heidän artikkelinsa julkaistiin kansiartikkelina "American Chemical Society Applied Materials & Interfaces" -lehdessä.

 

"Valkaisun" salaisuudet

Tällä supervalkoisella maalilla on kaksi valkaisevaa "salaisuutta". Yksi on maalimatriisiin lisätty korkea bariumsulfaatin pitoisuus. Tällä yhdisteellä on korkea elektroninen kaistaväli, alhainen auringonvalon absorptio ja korkea heijastavuus. Sitä käytetään usein täyteaineena sakeuden muuttamiseksi ja lisätään joihinkin valkoisiin maaleihin. Sitä voidaan käyttää myös valkaisuaineena ja lisätä valokuvapaperiin ja kosmetiikkaan.

Tutkijat testasivat suurta määrää markkinoilla olevia valkoisia esineitä ja havaitsivat, että bariumsulfaatin lisääminen voi todellakin lisätä esineen heijastavuutta huomattavasti, eli se saa sen näyttämään valkoisemmalta; toinen on se, että maalin sisällä olevat bariumsulfaattihiukkaset ovat erikokoisia ja niillä on suuri hiukkaskoon vaihtelualue. Se, missä määrin jokainen hiukkanen siroaa valoa, vaihtelee sen hiukkaskoon mukaan, joten mitä suurempi hiukkasten hiukkaskokojakauma maalin sisällä, sitä enemmän näkyvää valoa maali voi siroittaa.

Näiden kahden suuren pitoisuuden ja eri hiukkaskokojen "salaisuuden" superpositiovaikutus tekee tästä uudesta maalista erittäin hyvän heijastavuuden. Bariumsulfaatin pitoisuus ei tietenkään voi olla liian korkea. Vaikka korkea pitoisuus auttaa tekemään maalista valkoisemman, liian korkea pitoisuus saa myös maalin todennäköisemmin halkeilemaan tai kuoriutumaan kuivumisen jälkeen, mikä vaikuttaa suuresti käyttökokemukseen.

 

Vaihda ilmastointilaite

Kuten me kaikki tiedämme, valkoinen valo on monimutkainen värivalo, ja läpinäkymätön esine imee eri värejä valoa ja heijastaa samanväristä valoa, joten valkoisilla esineillä on korkeampi heijastavuus. Kun katon maalaamiseen käytetään valkoista maalia, se voi heijastaa auringon säteilevää lämpöä suuressa määrin vähentäen tehokkaasti säteilylämmönsiirtoa ja konvektiolämmönsiirtoa.

Geophysical Research Lettersissa vuonna 2010 tehdyn tutkimuksen mukaan, jos kaupunkien talojen katot maalataan ihanteellisesti valkoisella maalilla, tietokonesimulaatiossa havaittiin, että tämä voi vähentää lämpösaarekevaikutusta 33 %:lla. kaupungin lämpötilaa 0,4 astetta ja alentaa merkittävästi sisälämpötilaa, mikä vähentää ilmastointilaitteiden käyttöastetta ja saavuttaa energiansäästön ja päästöjen vähentämisen tarkoituksen.

 

Bariumsulfaatti-akryylihappokomposiittipinnoitteen mikrorakenne, jonka tilavuuspitoisuus on 60 %

 

Purduen yliopiston kehittämän maalin heijastavuus on paljon korkeampi kuin tavallisen kaupallisen maalin, mikä tarkoittaa, että sillä on parempi jäähdytysvaikutus. Tutkijat testasivat maalin jäähdytystehoa ulkona lämpöparilla, joka on erittäin tarkka lämpötilan mittauslaite. Esittelykokeessa tätä maalia voidaan käyttää erilaisissa ympäristöissä. Yöllä se voi tehdä maalatun pinnan 11 astetta ympäristön lämpötilaa alemmaksi ja keskipäivän voimakkaassa auringonpaisteessa jäähdyttää pinnan myös 5 astetta ympäröivää ympäristöä alemmaksi. Lisäkokeissa tutkijat havaitsivat, että jopa talven kylmässä ympäristössä (testilämpötila oli noin 6 astetta) se pystyi silti pienentämään näytteen pintaa 10 astetta, mikä osoitti, että maalilla on erinomainen heijastava jäähdytyskyky.

 

Purduen yliopiston tutkijat Xiulin Ruan ja Joseph Peoples käyttävät infrapunakameraa vertaillakseen valkoisten maalinäytteiden jäähdytystehoa katolla.

 

Itse asiassa tämä uudentyyppinen erittäin valkoinen maali tuli alun perin tutkimusryhmän mielijohteesta. He halusivat alun perin käyttää ultravalkoista maalia korvaamaan perinteiset ilmastointilaitteet talon jäähdytykseen. Sen jälkeen he tekivät monia parannuksia 1970-luvulla kehitettyyn säteilyjäähdytysmaaliin perustuen ja suorittivat yli kuusi vuotta suhdetutkimusta ja -kokeita. Maalin pohjamateriaalin valinnassa otettiin aluksi huomioon yli 100 erilaista materiaalia. Monien kokeiden jälkeen he kavensivat asteittain vaihteluväliä 10:een. Sen jälkeen he suorittivat ristiintestejä 50 eri kaavalla kullekin näistä 10 materiaaliryhmästä.

 

He saivat alun perin kalsiumkarbonaattipohjaisen valkoisen maalin, mutta kalsiumkarbonaatti voi reagoida äärimmäisissä sääolosuhteissa, kuten happosateessa ja aiheuttaa maalin huononemista, joten he lanseerasivat bariumsulfaattipohjaisen maalin ja optimoivat erityisesti maalin stabiilisuuden monimutkaisia ​​aineita varten. ulkoympäristöihin ja valitsi lopuksi bariumsulfaatti-akryylihappokomposiittimaalin kaavan, jonka tilavuuspitoisuus on 60 %. Tämä osoittaa myös, että kalsiumkarbonaatti ei ole yhtä hyvä kuin bariumsulfaatti hapon ja alkalin kestävyydessä.

 

Professori Xiulin Ruan sanoi, että heidän keksimänsä uudentyyppinen maali on parempi kuin muut kaupalliset valkoiset maalit, joita tällä hetkellä käytetään heijastavuuden, jäähdytystehon ja vakauden suhteen. Samalla sen valmistusprosessi on yhteensopiva tavallisten kaupallisten maaliprosessien kanssa ja kustannukset ovat hallittavissa. Siksi tällä maalilla on laajat käyttömahdollisuudet tilan jäähdytyskustannusten vähentämisessä, kaupunkien saarivaikutusten torjumisessa ja ilmaston lämpenemisen lievittämisessä tulevaisuudessa. BBC:n haastattelussa hän sanoi myös: "Teimme erittäin karkean laskelman, että vain 1 % maapallon pinnasta (ehkä joitain kiviä asumattomilla alueilla) täytyy pinnoittaa tällä maalilla, jotta se osallistuisi ilmastonmuutoksen torjuntaan. jossain määrin."

 

Kiinnitä huomiota Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd:n saostettuun bariumsulfaattiin.

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.:llä on kyky tuottaa erilaisia ​​saostettuja bariumsulfaattituotteita, joiden keskimääräinen hiukkaskoko on 30 nanometristä 10 mikroniin, keskittyen räätälöityjen tuotteiden ja palvelujen tarjoamiseen. On syytä mainita, että voimme tehdä tuotteille erilaisia ​​pintakäsittelyjä asiakkaan tarpeiden mukaan.

 

Professori Xiulin Ruanin tiimin tutkimuksen perusteella bariumsulfaatti luo maailman valkoisimman maalin, mikä osoittaa, että Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.:n saostetulla bariumsulfaatilla on tärkeä rooli toiminnallisena lisäaineena pinnoitussovelluksissa. Bariumsulfaatilla on korkea valkoisuus sekä hapon ja alkalin kestävyys. Se valmistetaan yhdistämällä eri hiukkaskokoisia jauheita, jolloin pinnoitteella on laajin spektrinen sironta ja se auttaa saavuttamaan parhaan heijastavuuden. Sitä kutsutaan lämpöä heijastavaksi pinnoitteeksi.

 

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.:n insinöörit sanoivat myös, että lisäämällä suuria pitoisuuksia bariumsulfaattia ja erikokoisten bariumsulfaatin hiukkasten yhdistelmiä hiukkasten välisten rakojen pienentämiseksi ja heijastuksen parantamiseksi voidaan lisätä lisää alhaisen öljyn absorptioarvon vuoksi. bariumsulfaatista. Saostetulla bariumsulfaatillamme on kapea hiukkaskokojakauma ja tasaisemmat hiukkaset. Vaikutus on parempi yhdistämällä eri hiukkaskokoja. Ultra White Barium Sulfatemme on erittäin suosittu korkeakiiltoa vaativissa pinnoitteissa, ja Extinction Barium Sulfate -tuotteella on ainutlaatuiset ominaisuudet myös matta- ja puolimattapinnoitteissa.

 

 

Professori Xiulin Ruanin tiimi on saavuttanut suuria saavutuksia paitsi arkkitehtonisissa pinnoitteissa, myös autojen, lentokoneiden ja avaruusalusten spraymaaleissa. Bariumsulfaatti voi lisätä kiintoainepitoisuutta ja vähentää VOC-pitoisuutta, mikä voi auttaa vähentämään ilmastoinnin kulutusta, ja koska nämä ilmastointijärjestelmät kuluttavat polttoainetta, se voi myös auttaa säästämään bensiiniä. Päällystyssovelluksissa saostetun bariumsulfaatin, funktionaalisen materiaalin, lisääminen voi torjua ilmaston lämpenemistä pitämällä pinnan riittävän viileänä vähentämään sisäisen ilmastoinnin tarvetta.