Bario sulfatas sukuria balčiausius pasaulyje dažus

Purdue universiteto mechanikos inžinerijos profesorius Xiulinas Ruanas ir jo studentai sukūrė baltiausius dažus.

 

Purdue universiteto mechanikos inžinerijos profesorius Xiulinas Ruanas ir jo studentai kadaise sukūrė baltiausius kada nors užfiksuotus dažus, kurie dabar buvo įtraukti į Gineso pasaulio rekordų knygą. Šie itin balti dažai gali atspindėti iki 98,1 % matomos šviesos, o dėl stipraus atspindėjimo gali net skleisti infraraudonąją šilumą nuo dažyto paviršiaus bei pasižymi puikiomis radiacinio aušinimo savybėmis.

 

Xiulinas Ruanas laiko savo laboratorijoje baltiausių užfiksuotų dažų pavyzdį

 

Balta yra spalva, kurioje yra visos spektro spalvos. Tai yra didžiausio ryškumo spalva, su kuria susiduriame kasdieniame gyvenime, be to, tai yra ypatinga spalva. Jo negalima maišyti su kitomis spalvomis. Tai brangiausias ir brangiausias egzistavimas dailės studentų dažų dėžutėje. Jis taip pat yra gana brangus tarp automobilių purškiamų dažų ir pramoninių dangų.

 

Baltos spalvos „vertę“ kelti yra daug priežasčių. Kaip pavyzdį paimkite pramonėje dažniausiai naudojamus baltus dažus. Palyginti su kitais dažais, jo spalva yra akivaizdžiau veikiama priemaišų, todėl jo valymo procesas bus sudėtingesnis. Tuo pačiu metu balti dažai lengvai oksiduojasi ir tampa geltoni. Kokias medžiagas pasirinkti ir kaip stabilizuoti jos matricą, taip pat yra techninių sunkumų.

 

Trumpai tariant, kuo baltesni dažai, tuo sunkiau juos pagaminti. Tačiau mokslininkai niekada nenustojo siekti geriausio, kaip ir žmonės sukūrė juodiausią juodą „Vanta Black“, kuris gali sugerti 99,9% matomos šviesos. Priešingai, yra žmogus, kuris taip pat yra apsėstas siekti aukščiausios baltumo. Po daugiau nei šešerių metų sunkaus jo ir jo komandos darbo jis neseniai tai padarė. Jis yra profesorius Ruanas Xiulinas iš Purdue universiteto JAV. Neseniai jis vadovavo savo komandai sukurti baltiausius baltus dažus žmonijos istorijoje. Šie itin balti dažai gali atspindėti iki 98,1 % matomos šviesos, kartu išskirdami infraraudonąją šilumą iš dažyto paviršiaus ir pasižymi puikiomis radiacinio aušinimo savybėmis.

 

Infraraudonųjų spindulių kamera rodo, kaip baltiausių baltų dažų pavyzdys (tamsiai violetinis kvadratas viduryje) iš tikrųjų atvėsina plokštę žemiau aplinkos temperatūros, o to nedaro net komerciniai „šilumą atstumiantys“ dažai.

 

Nuo 2008 m., kai įstojo į Purdue universitetą, profesorius Xiulin Ruan buvo įsipareigojęs tyrinėti energijos ir termofizikos inžineriją. Neseniai paskelbęs itin baltų dažų tyrimo rezultatus, jis priėmė interviu iš daugelio žiniasklaidos atstovų ir kalbėjo apie tai, kaip šiais dažais užtepus maždaug 1,000 kvadratinio colio stogo, namo vidus gali gauti 10 kilovatų vėsinimo galia, net vėsesnė nei daugumoje namų su centriniu oro kondicionieriumi.

 

Prieš tai buvo labai sunku pasiekti efektyvų pasyvų (radiacinį) aušinimą. Šiuo metu gana pažangus sprendimas yra naudoti sudėtingas daugiasluoksnes struktūras arba atspindinčius metalo sluoksnius, tačiau tai riboja jų pritaikymą daugelyje sričių. Kitas būdas yra pasiekti pasyvų aušinimą naudojant dažus, tačiau daugumos šiuo metu naudojamų baltų dažų atspindžio koeficientas vis dar yra 80 % -90 %, o dėl mažo atspindėjimo sunku išlaikyti vėsų paviršių. Tam reikia nudažyti labai storą dažų sluoksnį, kuris ne tik švaistomas, bet ir labai lengvai sukietėja, o jo taikymo sritis siaura ir gali veikti tik esant tam tikroms specifinėms oro sąlygoms.

 

Norėdami išspręsti šią problemą, tyrėjų komanda išrado baltą dangą kalcio karbonato pagrindu, kurios atspindžio koeficientas yra 95,5%. Dabar jų išrasta nauja nanokompozitinė itin balta danga, kurios pagrindą sudaro bario sulfatas, neabejotinai labiau paskatino pasyvaus aušinimo technologijos vystymąsi. Jų darbas buvo paskelbtas kaip viršelio straipsnis žurnale „American Chemical Society Applied Materials & Interfaces“.

 

„Balinimo“ paslaptys

Šie itin balti dažai turi dvi balinimo „paslaptis“. Vienas iš jų yra didelė bario sulfato koncentracija, pridėta į dažų matricą. Šis junginys turi didelį elektroninį juostos tarpą, mažą saulės šviesos sugertį ir didelį atspindį. Jis dažnai naudojamas kaip užpildas konsistencijai pakeisti ir pridedamas prie kai kurių baltų dažų. Jis taip pat gali būti naudojamas kaip balinimo priemonė ir dedamas į fotopopierių ir kosmetiką.

Tyrėjai išbandė daugybę baltų gaminių rinkoje ir nustatė, kad bario sulfato pridėjimas iš tiesų gali labai padidinti objekto atspindį, tai yra, jis atrodys baltesnis; antra, kad bario sulfato dalelės dažų viduje yra skirtingo dydžio ir turi didelį dalelių dydžio svyravimo diapazoną. Kiekvienos dalelės šviesos išsklaidymo laipsnis svyruoja priklausomai nuo dalelių dydžio, todėl kuo didesnis dalelių dydžio pasiskirstymas dažų viduje, tuo labiau matoma šviesa gali išsklaidyti dažus.

Šių dviejų didelės koncentracijos ir skirtingų dalelių dydžių „paslapčių“ superpozicijos efektas suteikia šiems naujiems dažams itin aukštą atspindžio koeficientą. Žinoma, bario sulfato koncentracija negali būti per didelė. Nors didelė koncentracija padeda padaryti dažus baltesnius, dėl per didelės koncentracijos dažai po džiovinimo taip pat gali įtrūkti arba nulupti, o tai labai paveiks naudotojo patirtį.

 

Pakeiskite oro kondicionierių

Kaip visi žinome, balta šviesa yra sudėtingos spalvos šviesa, o nepermatomas objektas sugers skirtingų spalvų šviesą ir atspindės tos pačios spalvos šviesą, todėl balti objektai turi didesnį atspindį. Kai stogui dažyti naudojami balti dažai, jie gali labai atspindėti saulės spinduliuojamą šilumą, efektyviai sumažindami spinduliuotės šilumos perdavimą ir konvekcinį šilumos perdavimą.

Remiantis Geophysical Research Letters 2010 atliktu tyrimu, jei namų stogai mieste yra nudažyti idealiais baltais dažais, kompiuterinis modeliavimas parodė, kad tai gali sumažinti šilumos salos efektą 33%, sumažinti bendrą miesto temperatūrą 0,4 laipsnio, o ženkliai sumažinti patalpų temperatūrą, taip sumažinant oro kondicionierių naudojimo rodiklį ir siekiant energijos taupymo bei emisijų mažinimo tikslą.

 

Bario sulfato-akrilo rūgšties kompozicinės dangos mikrostruktūra, kurios tūrinė koncentracija 60 %

 

Purdue universiteto sukurtų dažų atspindėjimas yra daug didesnis nei įprastų komercinių dažų, o tai reiškia, kad jie turi geresnį aušinimo efektą. Tyrėjai naudojo termoporos didelio tikslumo temperatūros aptikimo įrenginį, kad išbandytų dažų aušinimo savybes lauke. Atliekant demonstracinį eksperimentą, šie dažai gali būti naudojami įvairiose aplinkose. Naktį dažomas paviršius gali būti 11 laipsnių žemesnis nei aplinkos temperatūra, o esant stipriai saulės šviesai vidurdienį jis taip pat gali atvėsinti paviršių 5 laipsniais žemiau nei aplinka. Tolesniuose eksperimentuose mokslininkai nustatė, kad net esant šaltai žiemos aplinkai (bandymo temperatūra buvo apie 6 laipsniai), ji vis tiek gali sumažinti mėginio paviršių 10 laipsnių, o tai įrodė, kad dažai puikiai atspindi aušinimo savybes.

 

Purdue universiteto mokslininkai Xiulin Ruan ir Joseph Peoples naudoja infraraudonųjų spindulių kamerą, kad palygintų baltų dažų mėginių aušinimo efektyvumą ant stogo.

 

Tiesą sakant, šis naujas itin baltos spalvos dažų tipas iš pradžių atsirado dėl tyrėjų komandos užgaidos. Iš pradžių jie norėjo naudoti itin baltus dažus, kad pakeistų tradicinius oro kondicionierius namų aušinimui. Po to jie padarė daug patobulinimų, remdamiesi aštuntajame dešimtmetyje sukurtais radiacijos aušinimo dažais, ir atliko daugiau nei šešerius metus trukusius santykio tyrimus ir eksperimentus. Parinkdami pagrindinę dažų medžiagą, iš pradžių buvo atsižvelgta į daugiau nei 100 skirtingų medžiagų. Po daugybės eksperimentų jie palaipsniui susiaurino diapazoną iki 10. Po to jie atliko 50 skirtingų formulių kryžminius bandymus kiekvienai iš šių 10 medžiagų grupių.

 

Iš pradžių jie gavo baltus dažus kalcio karbonato pagrindu, tačiau kalcio karbonatas gali reaguoti esant ekstremalioms oro sąlygoms, pvz., rūgščiam lietui, ir sukelti dažų gedimą, todėl jie išleido bario sulfato pagrindu pagamintus dažus ir specialiai optimizavo dažų stabilumą sudėtingiems dažams. lauko aplinkai, o galiausiai parinkta bario sulfato-akrilo rūgšties kompozicinių dažų formulė, kurios tūrinė koncentracija 60 proc. Tai taip pat rodo, kad kalcio karbonatas nėra toks geras kaip bario sulfatas atsparumu rūgštims ir šarmams.

 

Profesorius Xiulin Ruan teigė, kad jų išrastas naujas dažų tipas yra pranašesnis už kitus šiuo metu naudojamus komercinius baltus dažus atspindėjimo, aušinimo ir stabilumo požiūriu. Tuo pačiu metu jo gamybos procesas yra suderinamas su įprastais komerciniais dažymo procesais, o kaina yra kontroliuojama. Todėl šie dažai turi platų pritaikymo perspektyvą mažinant erdvės aušinimo išlaidas, kovojant su miesto salų poveikiu ir sušvelninant globalinį atšilimą ateityje. Interviu BBC jis taip pat sakė: „Atlikome labai apytikslius skaičiavimus, kad šiais dažais reikia padengti tik 1 % žemės paviršiaus (galbūt kai kurias uolienas negyvenamose vietovėse), kad būtų galima atlikti svarbų vaidmenį kovojant su klimato kaita. tam tikru mastu“.

 

Atkreipkite dėmesį į Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. nusodintą bario sulfatą.

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. gali gaminti įvairius nusodintus bario sulfato produktus, kurių vidutinis dalelių dydis yra nuo 30 nanometrų iki 10 mikronų, daugiausia dėmesio skiriant individualiems produktams ir paslaugoms teikti. Verta paminėti, kad pagal klientų poreikius galime atlikti įvairius gaminių paviršiaus apdorojimus.

 

Remiantis profesoriaus Xiulin Ruan komandos tyrimais, bario sulfatas sukuria balčiausius dažus pasaulyje, o tai rodo, kad Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. nusodintas bario sulfatas vaidina svarbų vaidmenį kaip funkcinis priedas dengiant. Bario sulfatas pasižymi dideliu baltumu ir atsparumu rūgštims bei šarmams. Jis gaminamas derinant skirtingų dalelių dydžių miltelius, todėl danga gali turėti plačiausią spektrinę sklaidą ir padėti pasiekti didžiausią atspindį. Tai vadinama šilumą atspindinčia danga.

 

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. inžinieriai taip pat teigė, kad pridedant didelės koncentracijos bario sulfato ir įvairių dydžių bario sulfato dalelių derinių, siekiant sumažinti tarpelius tarp dalelių ir pagerinti atspindį, galima pridėti daugiau dėl mažos alyvos absorbcijos vertės. bario sulfato. Mūsų nusodintas bario sulfatas turi siaurą dalelių dydžio pasiskirstymą ir tolygesnes daleles. Poveikis bus geresnis derinant skirtingų dydžių daleles. Mūsų itin baltas bario sulfatas yra labai populiarus dangose, kurioms reikia didelio blizgesio, o Extinction Barium Sulfate taip pat turi savo unikalių savybių matinėse ir pusiau matinėse dangose.

 

 

Profesoriaus Xiulino Ruano komanda pasiekė puikių laimėjimų ne tik kuriant architektūrines dangas, bet ir gaminant purškiamus dažus automobiliams, lėktuvams ir erdvėlaiviams. Bario sulfatas gali padidinti kietųjų medžiagų kiekį ir sumažinti LOJ, o tai gali padėti sumažinti oro kondicionavimo sistemos sąnaudas, o kadangi šios oro kondicionavimo sistemos sunaudoja degalus, tai taip pat gali padėti taupyti benziną. Dengiant, pridedant nusodinto bario sulfato, funkcinės medžiagos, galima kovoti su visuotiniu atšilimu, nes paviršius išlaikomas pakankamai vėsus, kad sumažėtų vidinio oro kondicionavimo poreikis.