Xiulin Ruan, un profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Purdue, sostiene la muestra de su laboratorio de la pintura más blanca registrada. Jared Pike / Universidad Purdue Al mediodía de un día soleado de verano la temperatura de un techo plano convencional de color oscuro puede alcanzar los 150 grados Fahrenheit (65 grados Celsius), según el Departamento de Energía de EE. UU. Ese calor también calentará el interior de un edificio o una casa, lo que hace necesario el uso de aire acondicionado, un gasto de energía que, a su vez, a menudo requiere la quema de combustibles fósiles en las plantas de energía eléctrica, cuyas emisiones contribuyen a la progresión del cambio climático. Es un problema agobiante que podría resolverse fácilmente, si solo tuviéramos techos que reflejaran la energía solar hacia el cielo, en lugar de absorberlo.
Es por eso que el desarrollo de los investigadores de la pintura más blanca jamás creada, una fórmula "ultra blanca" que refleja hasta el 98,1 por ciento de la luz solar, podría convertirse en un gran problema en el esfuerzo por reducir el consumo de energía y combatir el calentamiento de nuestro planeta. planeta. El avance se detalla en este artículo, publicado el 15 de abril de 2021, en Materiales e interfaces aplicados, una revista de la American Chemical Society (ACS).
"Esta pintura no solo refleja la mayor parte de la luz solar para evitar el sobrecalentamiento, pero también se enfría más frío que el aire que lo rodea, incluso bajo la luz solar directa, "Xiangyu Li, el primer autor del artículo, dice por correo electrónico. Es un investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts que trabajó en el proyecto mientras estaba en la escuela de posgrado en Purdue. (Sus coautores incluyen Joseph Peoples, Peiyan Yao y el autor correspondiente Xiulin Ruan, profesor de ingeniería mecánica en Purdue, quien dirige el Laboratorio de Conversión y Transporte de Energía a Nanoescala de la universidad).
"De alguna manera, es efectivamente un acondicionador de aire sin consumir electricidad, "Li dice.
La pintura no solo absorbe muy poca energía de la luz solar, pero también emite energía térmica en el rango infrarrojo a la atmósfera, para que viaje fuera de la Tierra. "Ambos efectos ayudan a reducir las necesidades de electricidad o refrigeración, "Li dice.
Los investigadores han estado tratando de hacer pinturas que pudieran usarse en enfriamiento pasivo desde la década de 1970, pero la mayoría han absorbido demasiada luz solar, para que no proporcionen ningún efecto refrescante durante el día, Li lo explica. En años recientes, Los científicos también han estado explorando tecnologías exóticas para crear superficies que reflejan la luz, como películas nanoestructuradas de varias capas, pero esas soluciones tienden a ser costosas y no se pueden escalar fácilmente a los edificios, según Li.
Eso hizo que los investigadores volvieran a pensar que el mejor enfoque "es en forma de compuesto de partículas y polímeros, que es similar a la pintura comercial, "Li explica.
Una cámara de infrarrojos muestra cómo una muestra de la pintura blanca más blanca (el cuadrado de color púrpura oscuro en el medio) realmente enfría el tablero por debajo de la temperatura ambiente. algo que ni siquiera hacen las pinturas comerciales que "rechazan el calor". Joseph Peoples / Purdue University La pintura blanca común no es lo suficientemente blanca como para ayudar mucho con el enfriamiento pasivo; solo refleja del 80 al 90 por ciento de la luz solar. y en realidad se calienta al absorber la luz ultravioleta. Entonces, la tarea se convirtió en encontrar una manera de hacer que la pintura blanca fuera aún más blanca. Y eso resultó ser un desafío.
"Primero probamos varios materiales con una banda prohibida de electrones alta para evitar la absorción solar, "Li dice". Sin embargo, las pinturas a menudo parecían semitransparentes en espesores bajos debido a la falta de capacidad para reflejar la luz solar. Durante nuestros estudios previos sobre pinturas comerciales y modelado teórico, identificamos que tanto la alta concentración como la amplia distribución del tamaño de partícula eran beneficiosas. A medida que implementamos estos dos enfoques, vimos que la solución de pintura parecía más blanca en comparación con los intentos anteriores ".
Como explicó Li en un comunicado de prensa de Purdue, los investigadores analizaron "varios productos comerciales, básicamente cualquier cosa que sea blanca ". "[v] emos que el uso de sulfato de bario, teóricamente puedes hacer las cosas realmente, realmente reflexivo, lo que significa que son realmente realmente blanco ".
Es posible que haya oído hablar antes del sulfato de bario. Es lo que los pacientes médicos toman en forma de bebida o tableta para cubrir el esófago, estómago e intestinos cuando se someten a un examen de rayos X o una tomografía computarizada, para que los médicos puedan ver las áreas enfermas o dañadas con mayor claridad, según MedlinePlus. Como ingrediente de pintura, Li señala, ya está ampliamente disponible y es seguro para los seres humanos y el medio ambiente.
Los investigadores utilizaron una variedad de tamaños de partículas de sulfato de bario en la pintura, lo que permitió que la pintura se dispersara más del espectro.
También tenían que asegurarse de que la pintura durara lo suficiente en el exterior para ser adecuada para pintar tejados. "Probamos la resistencia a la abrasión, prueba de exposición a la intemperie durante tres semanas y enjuague con agua, "Li explica." Los tres mostraron resultados prometedores como pruebas iniciales de durabilidad. También probamos la viscosidad, y las pinturas se pueden cepillar y secar de manera muy similar a la pintura comercial. También se puede fabricar de forma similar. En este trabajo, no solo logramos una pintura superior a la pintura comercial, pero tampoco necesitan equipos o materiales especializados para fabricar, transportar o aplicar la pintura ".
La pintura ultra blanca se parece bastante a la pintura blanca normal, porque la diferencia de reflectividad, aunque significativo en términos de enfriamiento, es imperceptible a los ojos humanos. "En el papel, tenemos una foto de ambas pinturas, que parecen casi idénticos entre sí, "Li dice.
El siguiente paso en la investigación es optimizar la pintura para una durabilidad a largo plazo en diferentes tipos de condiciones climáticas. Todavía no hay una fecha límite para que esté listo para el mercado, así que no lo busque en la ferretería local todavía.
Eso es interesanteLo opuesto al ultrablanco podría ser Vantablack, el nombre de marca de un tipo de revestimiento súper negro que refleja menos del 1 por ciento de la luz, desarrollado por una empresa inglesa llamada Surrey NanoSystems.
