Jasne dachy odbijają promieniowanie podczerwone, dzięki czemu nie nagrzewają się, zmniejszają wydatki na klimatyzację i ograniczają efekt miejskiej wyspy ciepła. Nie wszystkim jednak podoba się biel… Dlatego naukowcy z Berkeley Lab pracują nad ciemnymi farbami, które będą miały podobne właściwości.
Fot. Barni1 / pixabay.com
O badaniach Berkeley Lab nad ciemnymi „chłodnymi dachami” pisaliśmy już na łamach naszego portalu. W tym tekście zdradzamy, jaki materiał wykorzystali naukowcy i przybliżamy opracowaną przez nich technologię.
Chłodne i ładne – nie do pogodzenia?
Naukowcy już od kilkunastu lat są świadomi, że białe dachy przynoszą cały szereg korzyści. Trudno jednak przekonać do nich producentów – ci obstają przy zieleniach, brązach i szarościach, które najczęściej wybierają ich klienci. Nadzieją na pogodzenie funkcjonalności i estetyki mogą być materiały fluorescencyjne.
Na oryginalny pomysł wykorzystania zjawiska fluorescencji do chłodzenia powierzchni wpadł Paul Berdahl, szef zespołu badawczego z Berkeley Lab. Pomyślał on, że doskonałym rozwiązaniem problemu będzie materiał fluorescencyjne, który absorbuje światło widzialne, a oddaje promieniowanie z zakresu bliskiej podczerwieni. Wybór padł na rubin, którego właściwości fluorescencyjne są powszechnie znane.
Zimny rubin
Berdahl wykorzystał syntetyczne kryształy rubinu, które kupił przez internet – jak zapewnia, były one zaskakująco niedrogie. Otrzymał z nich sieć, którą naniósł na warstwę białej farby. Po ekspozycji na jasne światło okazało się, że temperatura tak uzyskanej powłoki nie jest wyższa niż powierzchni w odcieniach off-white.
W kolejnym etapie Sharon Chen, jedna z badaczek w zespole Berdahla, otrzymała proszek rubinowy, który można dodać do farby. Zmieniając zawartość jonów chromu (z punktu widzenia chemii rubin to tlenek glinu domieszkowany jonami chromu) otrzymała ona różne odcienie czerwieni. Farbą na bazie proszku pomalowano powierzchnie testowe. Badania wykazały, że po ekspozycji na światło rubinowe powłoki pozostawały tak chłodne, jak białe. Szczegółowy opis eksperymentu i jego wyniki znaleźć można w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Solar Energy Materials & Solar Cells”.
Sharon Chen i Paul Berdahl prezentują opracowaną przez nich powłokę oraz syntetyczne kryształy rubinu użyte w pierwszym etapie badań. Fot. Marilyn Chung / Berkeley Lab
Chłodne samochody
Jeśli technologia zostanie skomercjalizowana, będzie niedroga i powszechnie dostępna. Twórcy zapewniają, że powłoka z rubinem jest równie stabilna i wytrzymała, jak standardowe farby dachowe. Będzie można ją zresztą stosować nie tylko na dachach budynków, ale i na samochodach, statkach, zbiornikach czy rurach PVC. Berdahl kładzie szczególny nacisk na zastosowanie w motoryzacji, zwłaszcza na autach elektrycznych. Ich baterie ulegają bowiem degradacji pod wpływem wysokich temperatur; „chłodna” karoseria pozwoliłaby zwiększyć ich trwałość.
W oczekiwaniu na wsparcie inwestorów, naukowcy nie próżnują – mają już kandydatów na materiały fluorescencyjne, które pozwolą uzyskać dachy w innych kolorach, m.in. niebieskim, zielonym, a nawet czarnym. Projekt wspiera koncern PPG, który prowadzi badania terenowe opracowywanych przez Berkeley Lab powłok.
Źródło: european-coatings.com
