Ultračerné materiály jsou fajn. Ale ultrabílá barva je doopravdy cool!  
Ultrabílý materiál založený na uhličitanu vápenatém je jako kouzlo. Odráží 95,5 procent dopadajícího slunečního záření. Díky tomu zůstává citelně chladnější než okolí, i když do něj pere Slunce na plný plyn. Kdybychom takovou barvou natřeli podstatnou část povrchů, tak to ochladí celou planetu.
Testování ultrabílé barvy. Kredit: (Purdue University / Jared Pike.
Testování ultrabílé barvy. Kredit: (Purdue University / Jared Pike.

V posledních letech jsme užasli na ultračernými barvami, které tvoří uhlíkové nanotrubičky, jako byl například svůdně pojmenovaný Vantablack. Pohltí prakticky veškeré dopadající záření, takže jsou temnější než brány pekelné. Ultračerné materiály přitom nabízejí velmi zajímavé aplikace a uplatnily se už dokonce i v umění. Teď ale nový výzkum týmu americké Purdue University přinesl protipól ultračerné, tedy ultrabílou barvu. A rozhodně stojí za to.

 

Xiulin Ruan. Kredit: Purdue University.
Xiulin Ruan. Kredit: Purdue University.

Xiulin Ruan a jeho kolegové vyvinuli materiál, který odráží neuvěřitelných 95,5 procent slunečního záření. Nejlepší barvy, které odrážejí teplo, co jsou na trhu, odrazí asi 80-90 procent slunečního záření. Nová barva z Purdue je přitom nejen ultrabílá, ale také velice cool, a to doslova. Díky své extrémní odrazivosti totiž povrch pokrytý touto barvou zůstává až o 10 stupňů Celsia chladnější než okolí, i když na něj dopadá sluneční záření. Něco takového je kontraintuitivní, jako by to bylo kouzlo. Ale Ruanův tým prokázal, že je to opravdu možné.

 

Infračervený snímek z testů. Vlevo nová ultrabílá barva, vpravo komerční bílá. Kredit: Purdue University / Joseph Peoples.
Infračervený snímek z testů. Vlevo nová ultrabílá barva, vpravo komerční bílá. Kredit: Purdue University / Joseph Peoples.

Je to takový pěkný trik proti globálnímu oteplování. Kdyby se podařilo vyrobit velké množství této barvy za přijatelnou cenu a natřít s ní velké množství ploch, včetně střech, komunikací nebo automobilů, tak by ultrabílá barva mohla znatelně ochladit Zemi. Sluneční záření totiž odráží pryč do studeného vesmíru, takže nepřispívá k zahřívání planety.

 

Jak badatelé uvádějí, vývoj ultrabílé barvy nebyl jednoduchý. První pokusy v tomto směru, tedy s radiačním ochlazováním, proběhly již v sedmdesátých letech 20. století. Ruanův tým na ně navázal šestiletým výzkumem, ve kterém prověřili více než 100 různých kombinací materiálů. Tento výběr zúžili na 10 a pak pro každý z materiálů zkoušeli asi 50 různých receptů. Nakonec uspěli s receptem, který je založený na zcela běžném a známém uhličitanu vápenatém. Jeho použití poskytlo velkou výhodu v tom, že právě uhličitan vápenatý prakticky neabsorbuje ultrafialovou oblast slunečního záření.

 

Ruan a spol. si dávají záležet na tom, aby jejich ultrabílá barva měla praktické uplatnění. V současné době odhadují, že tato barva bude ve výsledku levnější než její současné komerční alternativy. Její použití rovněž může ušetřit nemalé prostředky, které by jinak spolykala klimatizace budov, stejně jako emise, které by jinak vznikly kvůli provozu klimatizace.

 

Video: Radiative Cooling Paint

 

Literatura

Purdue University 21. 10. 2020.

Cell Reports Physical Science 1: 100221.

Datum: 24.10.2020
Tisk článku

Nejkrásnější nápady z přírodních materiálů - Svobodová Jana
 
 
cena původní: 269 Kč
cena: 213 Kč
Nejkrásnější nápady z přírodních materiálů
Svobodová Jana
Související články:

Plody s nejkrásnějším kovovým leskem na světě     Autor: Stanislav Mihulka (12.09.2012)
Superčerný materiál z uhlíkových nanotrubiček     Autor: Stanislav Mihulka (16.07.2014)
Nový nejčernější materiál světa se stal uměleckým dílem     Autor: Stanislav Mihulka (15.09.2019)



Diskuze:

Natírání na bílo

Petr Nováček,2020-10-25 00:07:00

Natírat na bílo není nová myšlenka. Stačí se podívat jak vypadají některá stará města ve Středomoří - Santorini, Ostuni, apod...
Nicméně natírat na bílo silnice dost dobře nejde - řidiče by to oslňovalo a pneumatiky by bílou barvu brzy znehodnotili.
Kde bych viděl aplikaci jsou hory někde na Sahaře. Nyní tam mají nesnesitelné vedro a bílá barva na horách by mohla pomoci. Moc lidí tam stejně nebydlí, takže by to ani nikoho neoslňovalo. Také by se tím zamezilo hot wave do Evropy. Na saharský písek také naházet léhké kusy zrcadel.
Oteplování by se tím zmírnilo a možná i zastavilo.

Odpovědět

Měření teploty vzorků

Vojtěch Běhunčík,2020-10-24 15:21:30

"Díky své extrémní odrazivosti totiž povrch pokrytý touto barvou zůstává až o 10 stupňů Celsia chladnější než okolí ... "
Okolím se myslí ten velký stůl se dvěma vzorky vedle sebe? Jak široké okolí?
Tam se šíří teplo také vedením a prouděním ...
---
Alfred Elton van Vogt - Plechovka barvy
A Can of Paint:
https://en.wikipedia.org/wiki/A_Can_of_Paint
https://www.imdb.com/title/tt0425804/?ref_=fn_al_tt_1

Odpovědět

prilis vela optimizmu

Miro Regovsky,2020-10-24 11:56:24

"Je to takový pěkný trik proti globálnímu oteplování....natřít s ní velké množství ploch, včetně střech, komunikací nebo automobilů, tak by ultrabílá barva mohla znatelně ochladit Zemi." ... autor tychto krasnych uvah akosi nepocita s tym, ze aj ten najbelsi material bude najbelsim len chvilu. Vplyvom prachu a dazda bude za tyzden rovnako biely ako ten najlacnejsi Primalex.

A este by som rad videl ako by sa to pacilo vodicom a chodcom chodit po absolutne bielej ceste za slenecneho dna.

Odpovědět

D. Hruška,2020-10-24 11:54:04

Odpovědět

Světlo

Zdeněk Smutný,2020-10-24 01:30:20

Myslím, že je problém v tom, že zaměňujete světlo a jeho odrazivost se zářením, což není to samé.

Odpovědět

Martin Pecka,2020-10-24 00:32:12

Muze mi nekdo vysvetlit, jaky je rozdil mezi bilou barvou a zrcadlem, pokud kazde odrazi skoro vsechno svetlo zpet? Je to o tom, ze zrcadlo zachova smer paprsku, kdezto barva je rozptyli?

Odpovědět


Re:

Lukáš Tabery,2020-10-24 19:11:12

Ano. Zrcadlo je vyleštěno dohladka, takže opravdu platí, že se úhel dopadu rovná úhlu odrazu. Obyčejný povrch je oproti zrcadlu na mikroskopické úrovni dost hrbolatý, čímž dojde k vámi popsanému rozptýlení (neboli difúzi) světla.

Odpovědět


Re:

Vendelin Omacka,2020-10-25 20:52:32

Ja sa skor pokusim ozrejmit, ako tento mechanizmus funguje, kedze ho clanok nezmienuje. V clanku sa akurat zmienuje, ze povrch je vyrazne chladnejsi ako okolie a ze je to kontraintuitivne. A leckdo by si mohol mysliet, ze to odporuje termodynamickym zakonom. Ale nie je to tak.

Prvy dolezity detail je v charaktere emisivity, resp. reflektivity vo vztahu k vlnovej dlzke ziarenia (v tomto pripade fakt svetla). Typicky sa pre material uvadza jedna hodnota, ale hodnota emisivity je pre rozne vlnove dlzky rozna.

Druhy dolezity detail je takzvane atmosfericke transparencne okno v oblasti infracerveneho vlnenia. V tomto pasme vlnovych dlzok sa v atmosfere nenachadza prakticky nic, co by toto ziarenie pohlcovalo (a teda ani spatne vyzarovalo). Znamena to teda, ze ziarenie v tomto "okne" unikne priamo do vesmiru (za predpokladu jasnej oblohy, pretoze CO a vodna para absorbuju prakticky cele spektrum).

Tieto materialy potom funguju tak, ze ich emisivita (= absorbcia) vykazuje nizke hodnoty v prakticky celom spektre, ktore je z hladiska spektra slnka zaujimave, ale vykazuju naopak vysoku emisitivu v oblasti atmosferickeho transparencneho okna.

Znamena to, ze takyto material ma nerovnovahu medzi mnozstvom tepla, ktore prijima z okolia a ktore do okolia vyzaruje. Je to dane tym, ze na vlnovych dlzkach, na ktorych ziaria objekty v okoli je absorbcny malo, zato je silne emisivny v oblasti vlnovej dlzky, v ktorej malokto vyzaruje.

Nie je to novy poznatok, tzv. Nocturnal below-ambient passive chilling je naozaj jav, ktory sa skuma uz desatrocia. Aj tak bezne latky, ako barytova, alebo titanova beloba vykazuju tieto vlastnosti pri vyuziti v noci. Je tak mozne konstrukcne pomerne trivialnym zariadenim vyzarovat zhruba 60W/m^2 tepla "do vesmiru" uplne pasivne. Konstrukcne narocne nanomaterialy toto dokazu ovela ucinnejsie (dokonca aj za dna), ale su drahe.

Ako tu bolo spravne spomenute, tento material, aj napriek tomu, ze sa podchladzuje, vedenim ziskava teplo z okolia. Preto pre ucinnejsie chladenie (ak je to cielom) je potrebne material kontaktne izolovat tradicnymi izolacnymi materialmi. Problematickejsie je izolovanie od atmosfery, pretoze material, ktory bude pouzity na zakrytovanie musi mat dobru priesvitnost v transparencnom okne atmosfery. Nastastie ani taky material nie je v nedohladne. Zvladne to obycajna HD-PE folia.

Vyznam taketo materialy mozu mat napr. ako "zdroje chladu" s velkym COP, podobne ako slnecne kolektory sluzia ako "zdroje tepla" s velkym COP. Tak ako sa dnes uz nepovazuje za divne mat v dome zasobnik na teplu vodu ohrievany slnkom, by sme raz mohli mat klimatizacie pohanane "tmou". Zaroven by mohli posluzit ako chladice pre Stirlingove motory, ktore by mohli mat vyssiu ucinnost, nez keby mali chladny koniec napojeny na okolitu teplotu.

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace