El sulfato de bario crea la pintura más blanca del mundo
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Xiulin Ruan, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad Purdue, y sus alumnos han creado la pintura más blanca jamás registrada.
El profesor Xiulin Ruan de Ingeniería Mecánica de la Universidad Purdue y sus estudiantes crearon una vez la pintura más blanca jamás registrada, que ahora se ha incluido en el Libro Guinness de los Récords Mundiales. Esta pintura ultrablanca puede reflejar hasta el 98,1% de la luz visible y, debido a su fuerte reflectividad, puede incluso emitir calor infrarrojo desde la superficie pintada y tiene un excelente rendimiento de enfriamiento por radiación.
Xiulin Ruan sostiene la muestra de su laboratorio de la pintura más blanca jamás registrada
El blanco es un color que contiene todos los colores del espectro. Es el color con mayor brillo con el que entramos en contacto en nuestro día a día, y además es un color especial. No se puede mezclar con otros colores. Es la existencia más cara y preciada en la caja de pinturas de los estudiantes de arte. También es relativamente caro entre la pintura en aerosol para automóviles y los revestimientos industriales.
Hay muchas razones para elevar el "valor" del blanco. Tomemos como ejemplo la pintura blanca comúnmente utilizada en la industria. En comparación con otras pinturas, su color se ve más afectado por las impurezas, por lo que su proceso de purificación será más complicado. Al mismo tiempo, la pintura blanca se oxida fácilmente y se vuelve amarilla. Qué tipo de materiales elegir y cómo estabilizar su matriz también son dificultades técnicas.
En resumen, cuanto más blanca es la pintura, más difícil es hacerla. Pero los científicos nunca han dejado de perseguir lo último, al igual que los humanos han creado el negro más negro "Vanta Black", que puede absorber el 99,9% de la luz visible. En cambio, hay un hombre que también está obsesionado con perseguir el blanco definitivo. Después de más de seis años de arduo trabajo por parte de él y su equipo, finalmente lo logró recientemente. Es el profesor Ruan Xiulin de la Universidad Purdue en Estados Unidos. Recientemente, dirigió a su equipo para crear la pintura blanca más blanca de la historia de la humanidad. Esta pintura ultrablanca puede reflejar hasta el 98,1% de la luz visible, al mismo tiempo que emite calor infrarrojo desde la superficie pintada y tiene un excelente rendimiento de enfriamiento por radiación.
Una cámara infrarroja muestra cómo una muestra de la pintura blanca más blanca (el cuadrado violeta oscuro en el medio) enfría el tablero por debajo de la temperatura ambiente, algo que ni siquiera las pinturas comerciales que "rechazan el calor" hacen.
Desde que se unió a la Universidad Purdue en 2008, el profesor Xiulin Ruan ha estado comprometido con la investigación en ingeniería energética y termofísica. Después de publicar recientemente los resultados de la investigación sobre la pintura súper blanca, aceptó entrevistas de muchos medios y habló de cómo si esta pintura se aplica a aproximadamente 1,000 pulgadas cuadradas de techo, el interior de la casa puede recibir 10 kilovatios de Potencia de refrigeración, incluso más fría que la mayoría de las casas con aire acondicionado central.
Antes de esto, era muy difícil lograr una refrigeración pasiva (radiativa) eficiente. En la actualidad, una solución relativamente avanzada es utilizar estructuras multicapa complejas o capas metálicas reflectantes, pero esto limita su aplicación en muchos campos. Otra es lograr un enfriamiento pasivo a través de la pintura, pero la reflectividad de la mayoría de las pinturas blancas que se utilizan actualmente todavía está en el rango del 80%-90%, y la baja reflectividad dificulta mantener fresca la superficie. Esto requiere pintar una capa muy gruesa de pintura, lo que no sólo es un desperdicio sino que también es muy fácil de endurecer, y su rango de aplicación es estrecho y solo puede funcionar bajo ciertas condiciones climáticas específicas.
Para solucionar este problema, el equipo de investigación inventó una capa blanca a base de carbonato de calcio con una reflectividad del 95,5%. Ahora, el nuevo recubrimiento ultrablanco nanocompuesto basado en sulfato de bario que inventaron ha promovido sin duda el desarrollo de la tecnología de enfriamiento pasivo en mayor medida. Su artículo fue publicado como artículo de portada en la revista "American Chemical Society Applied Materials & Interfaces".
Secretos "blanqueadores"
Esta pintura súper blanca tiene dos "secretos" blanqueadores. Uno es la alta concentración de sulfato de bario añadido a la matriz de la pintura. Este compuesto tiene una banda prohibida electrónica alta, baja absorción de luz solar y alta reflectividad. A menudo se usa como relleno para cambiar la consistencia y se agrega a algunas pinturas blancas. También se puede utilizar como agente blanqueador y añadirse al papel fotográfico y a los cosméticos.
Los investigadores probaron una gran cantidad de artículos blancos en el mercado y descubrieron que agregar sulfato de bario puede aumentar en gran medida la reflectividad del objeto, es decir, lo hará parecer más blanco; la segunda es que las partículas de sulfato de bario dentro de la pintura son de diferentes tamaños y tienen un gran rango de fluctuación del tamaño de las partículas. El grado en que cada partícula dispersa la luz fluctúa con su tamaño de partícula, por lo que cuanto mayor sea la distribución del rango de tamaño de las partículas dentro de la pintura, más luz visible puede dispersar la pintura.
El efecto de superposición de estos dos "secretos" de alta concentración y diferentes tamaños de partículas hace que esta nueva pintura tenga una reflectividad altísima. Por supuesto, la concentración de sulfato de bario no puede ser demasiado alta. Aunque una concentración alta ayuda a que la pintura sea más blanca, una concentración demasiado alta también hará que sea más probable que la pintura se agriete o se pele después del secado, lo que afectará en gran medida la experiencia del usuario.
Reemplazar aire acondicionado
Como todos sabemos, la luz blanca es una luz de color compleja y un objeto opaco absorberá diferentes colores de luz y reflejará el mismo color de luz, por lo que los objetos blancos tienen una mayor reflectividad. Cuando se usa pintura blanca para pintar el techo, puede reflejar el calor radiante del sol en gran medida, reduciendo efectivamente la transferencia de calor por radiación y la transferencia de calor por convección.
Según un estudio publicado en Geophysical Research Letters en 2010, si los techos de las casas de la ciudad se pintan con pintura blanca ideal, una simulación por computadora encontró que esto puede reducir el efecto isla de calor en un 33%, reducir el impacto general temperatura de la ciudad en 0,4 grados, y reducir significativamente la temperatura interior, reduciendo así la tasa de uso de acondicionadores de aire y logrando el propósito de conservación de energía y reducción de emisiones.
Microestructura de un recubrimiento compuesto de sulfato de bario y ácido acrílico con una concentración en volumen del 60%.
La reflectividad de la pintura desarrollada por la Universidad Purdue es mucho mayor que la de la pintura comercial ordinaria, lo que significa que tiene un mejor efecto refrescante. Los investigadores utilizaron un dispositivo de detección de temperatura de alta precisión mediante termopar para probar el rendimiento de enfriamiento de la pintura al aire libre. En el experimento de demostración, esta pintura se puede utilizar en una variedad de entornos. Por la noche, puede hacer que la superficie pintada sea 11 grados más baja que la temperatura ambiente, y bajo la fuerte luz solar del mediodía, también puede enfriar la superficie hasta 5 grados menos que el ambiente circundante. En experimentos posteriores, los investigadores descubrieron que incluso en el ambiente frío del invierno (la temperatura de prueba fue de aproximadamente 6 grados), aún podía reducir la superficie de la muestra en 10 grados, lo que demostró que la pintura tiene un excelente rendimiento de enfriamiento reflectante.
Los investigadores de la Universidad Purdue, Xiulin Ruan y Joseph Peoples, utilizan una cámara infrarroja para comparar el rendimiento de enfriamiento de muestras de pintura blanca en un tejado.
De hecho, este nuevo tipo de pintura ultrablanca surgió originalmente de un capricho del equipo de investigación. Originalmente querían utilizar pintura ultrablanca para reemplazar los aires acondicionados tradicionales para enfriar la casa. Después de eso, hicieron muchas mejoras basadas en la pintura de enfriamiento por radiación desarrollada en la década de 1970 y llevaron a cabo más de seis años de investigaciones y experimentos sobre proporciones. Para la selección del material base de la pintura, inicialmente consideraron más de 100 materiales diferentes. Después de muchos experimentos, gradualmente redujeron el rango a 10. Después de eso, realizaron pruebas cruzadas de 50 fórmulas diferentes para cada uno de estos 10 grupos de materiales.
Inicialmente obtuvieron una pintura blanca a base de carbonato de calcio, pero el carbonato de calcio puede reaccionar en condiciones climáticas extremas, como la lluvia ácida, y provocar que la pintura se deteriore, por lo que lanzaron una pintura a base de sulfato de bario y optimizaron específicamente la estabilidad de la pintura para aplicaciones complejas. ambientes al aire libre, y finalmente seleccionó una fórmula de pintura compuesta de sulfato de bario y ácido acrílico con una concentración en volumen del 60%. Esto también muestra que el carbonato de calcio no es tan bueno como el sulfato de bario en cuanto a resistencia a ácidos y álcalis.
El profesor Xiulin Ruan dijo que el nuevo tipo de pintura que inventaron es superior a otras pinturas blancas comerciales que se utilizan actualmente en términos de reflectividad, rendimiento de enfriamiento y estabilidad. Al mismo tiempo, su proceso de fabricación es compatible con los procesos de pintura comerciales habituales y el coste es controlable. Por lo tanto, esta pintura tiene amplias perspectivas de aplicación para reducir los costos de enfriamiento de espacios, combatir los efectos de las islas urbanas y aliviar el calentamiento global en el futuro. En una entrevista con la BBC, también afirmó: "Hemos hecho un cálculo muy aproximado de que sólo el 1% de la superficie terrestre (quizás algunas rocas en zonas deshabitadas) necesita ser recubierta con esta pintura para desempeñar un papel en la lucha contra el cambio climático. hasta cierto punto."
Preste atención al sulfato de bario precipitado de Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.
Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. tiene la capacidad de producir diversos productos de sulfato de bario precipitado con un tamaño de partícula promedio de 30 nanómetros a 10 micrones, enfocándose en brindar productos y servicios personalizados. Cabe mencionar que podemos realizar diferentes tratamientos superficiales a los productos según las necesidades del cliente.
Según la investigación del equipo del profesor Xiulin Ruan, el sulfato de bario crea la pintura más blanca del mundo, lo que demuestra que el sulfato de bario precipitado de Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. desempeña un papel importante como aditivo funcional en aplicaciones de recubrimiento. El sulfato de bario tiene alta blancura y resistencia a ácidos y álcalis. Se produce combinando polvos de diferentes tamaños de partículas, lo que puede hacer que el recubrimiento tenga la dispersión espectral más amplia y ayude a obtener la mayor reflectividad. Se llama revestimiento reflectante del calor.
Los ingenieros de Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. también dijeron que al agregar altas concentraciones de sulfato de bario y combinaciones de diferentes tamaños de partículas de sulfato de bario para reducir los espacios entre las partículas y mejorar la reflexión, se puede agregar más debido al bajo valor de absorción de aceite. de sulfato de bario. Nuestro sulfato de bario precipitado tiene una distribución de tamaño de partícula estrecha y partículas más uniformes. El efecto será mejor mediante la combinación de diferentes tamaños de partículas. Nuestro sulfato de bario ultrablanco es muy popular en recubrimientos que requieren alto brillo, y el sulfato de bario Extinction también tiene sus características únicas en recubrimientos mate y semimate.
El equipo del profesor Xiulin Ruan ha logrado grandes logros no sólo en revestimientos arquitectónicos, sino también en pinturas en aerosol para automóviles, aviones y naves espaciales. El sulfato de bario puede aumentar el contenido de sólidos y reducir los COV, lo que puede ayudar a reducir el consumo de aire acondicionado y, dado que estos sistemas de aire acondicionado consumen combustible, también puede ayudar a ahorrar gasolina. En aplicaciones de recubrimiento, agregar sulfato de bario precipitado, un material funcional, puede combatir el calentamiento global al mantener la superficie lo suficientemente fría como para reducir la necesidad de aire acondicionado interno.
