شرح: الطلاء 'الأكثر بياضًا على الإطلاق' الذي يمكنه عكس 99 في المائة من ضوء الشمس

قال الباحثون إن المباني المطلية بهذا الطلاء قد تكون قادرة على تبريدها بدرجة كافية لتقليل الحاجة إلى تكييف الهواء.

يستخدم باحثو جامعة بيرديو Xiulin Ruan (على اليسار) وجوزيف بيبولز كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء لمقارنة أداء التبريد لعينات الطلاء الأبيض على سطح أحد المنازل. (صورة جامعة بوردو / جاريد بايك)

ابتكر مهندسون من جامعة بوردو في الولايات المتحدة ما يسمونه الطلاء الأكثر بياضًا حتى الآن. قال الباحثون إن المباني المطلية بهذا الطلاء قد تكون قادرة على تبريدها بدرجة كافية لتقليل الحاجة إلى تكييف الهواء.

النشرة الإخبارية| انقر للحصول على أفضل الشرح لهذا اليوم في بريدك الوارد

ما هو الطلاء الأكثر بياضا؟

ابتكر فريق الباحثين في الجامعة طلاءًا شديد البياض في أكتوبر / تشرين الأول ، مما دفع حدود الشكل الذي يمكن أن يكون عليه الطلاء الأبيض. هذه التركيبة القديمة كانت مصنوعة من كربونات الكالسيوم ، بينما الجديدة مكونة من كبريتات الباريوم ، مما يجعلها أكثر بيضاء.

الطلاء الأحدث أكثر بياضًا ويحافظ على مساحات السطح المطلية به أكثر برودة من الصيغة السابقة. قال الفريق إنه إذا تم استخدام هذا الطلاء الجديد لتغطية مساحة سطح تبلغ 1000 قدم مربع ، فقد يتمكن من الحصول على طاقة تبريد تبلغ 10 كيلووات.

تستخدم معظم الأفران ما يقرب من 2.3 كيلوواط للتشغيل لمدة ساعة ، ويستخدم مكيف الهواء 3 أطنان بنسبة كفاءة الطاقة الموسمية (SEER) حوالي 3 كيلووات للتشغيل لمدة ساعة.

زعم الفريق أيضًا أن هذا الطلاء قد يكون أقرب ما يكون إلى اللون الأسود الأكثر سوادًا الذي يُدعى Vantablack والذي يمكنه امتصاص ما يصل إلى 99.9 في المائة من الضوء المرئي.

يشير بيان صحفي صادر عن جامعة بوردو إلى أن الطلاء الأبيض التجاري النموذجي يصبح أكثر دفئًا وليس أكثر برودة وأن الدهانات المتوفرة حاليًا في السوق والمصممة لرفض الحرارة تعكس فقط 80-90 في المائة من ضوء الشمس وبالتالي لا يمكنها صنعها. الأسطح أكثر برودة من محيطها.

النشرة الإخبارية| انقر للحصول على أفضل الشرح لهذا اليوم في بريدك الوارد

لكن أولاً ، كيف نرى الألوان وما الذي يحدد ما إذا كان اللون يمتص الضوء أو يعكسه؟

لفهم كيفية عمل ذلك ، يحتاج المرء إلى ملاحظة أنه عندما ترى العين شيئًا ما ، يكون ذلك إما بسبب ضوء الشمس أو الضوء الاصطناعي في الغرفة. يتكون هذا الضوء من سبعة ألوان مختلفة (بنفسجي ، نيلي ، أزرق ، أخضر ، أصفر ، برتقالي ، أحمر أو VIBGYOR). على وجه التحديد ، يتكون الضوء من أطوال موجية بألوان مختلفة.

إذا كان الفرد ينظر إلى أريكة خضراء ، فذلك لأن القماش أو المادة التي تتكون منها قادرة على امتصاص كل الألوان باستثناء اللون الأخضر. وهذا يعني أن جزيئات النسيج تعكس الأطوال الموجية ذات اللون الأخضر ، وهو ما تراه العين. لذلك ، يتم تحديد لون أي شيء أو شيء من خلال الطول الموجي الذي لا تستطيع الجزيئات امتصاصه. وهو ما يعني أنه أيًا كان الطول الموجي للون الذي لا يمتصه الجسم ، فسيكون هو اللون الذي تراه العين.

على سبيل المثال ، إذا كان الشخص ينظر إلى وعاء من آيس كريم الفانيليا أو جدار أبيض عادي ، فذلك لأن الجزيئات التي يتكون منها هذين النوعين لا تمتص أيًا من الأطوال الموجية للضوء. هذا يعني أن الطيف الكامل لهذه الأطوال الموجية الملونة إذا انعكس من السطح ينتج عنه اللون الأبيض الذي تلاحظه العين.

ما الذي يحدد الطول الموجي للضوء الذي سينعكس ويمتص؟

يعتمد هذا على كيفية ترتيب الإلكترونات في الذرة (لبنة الحياة ، تتكون الذرة من الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. تشكل هذه الجسيمات الثلاثة كل شيء في الكون المعروف من الجبال والكواكب والبشر إلى البيتزا والكعك ). في المقابل ، إذا كان الجسم أسودًا ، فذلك لأنه قد امتص جميع الأطوال الموجية وبالتالي لا ينعكس أي ضوء منها. هذا هو السبب في أن الأجسام الداكنة ، نتيجة امتصاص جميع الأطوال الموجية ، تميل إلى التسخين بشكل أسرع (أثناء الامتصاص تتحول الطاقة الضوئية إلى طاقة حرارية).

إذن ، ما الذي يجعل الطلاء أبيضًا جدًا؟

هناك سمتان ، الأولى هي التركيز العالي لمركب كيميائي يسمى كبريتات الباريوم ، والذي يستخدم أيضًا في صناعة ورق الصور ومستحضرات التجميل باللون الأبيض. الميزة الثانية هي أن الفريق استخدم جسيمات مختلفة الأحجام من هذا المركب الكيميائي ، مما يعني أن الأحجام المختلفة تشتت كميات مختلفة من الضوء. بهذه الطريقة ، يضمن الحجم المتغير لجزيئات المركب أن الطلاء يمكنه تشتيت المزيد من طيف الضوء من الشمس.

قال البيان الصحفي إن هناك مساحة صغيرة لجعل الطلاء أكثر بياضًا ، ولكن ليس كثيرًا دون المساس بالطلاء. هذا لأنه في حين يمكن استخدام تركيز أعلى من الجسيمات لصنع شيء أكثر بياضًا ، فإن تعديل هذا التركيز أو جعله أعلى من اللازم يجعل من السهل على الطلاء أن يتكسر أو يتقشر.

بشكل ملحوظ ، نظرًا لأن الطلاء شديد البياض ، أوضح الباحثون في الهواء الطلق أن الطلاء يمكن أن يحافظ على الأسطح بدرجة 19 درجة فهرنهايت أكثر برودة من البيئة المحيطة في الليل. يمكنه أيضًا تبريد الأسطح بمقدار 8 درجات فهرنهايت تحت محيطها تحت أشعة الشمس القوية خلال ساعات الظهيرة.

هذا البحث هو نتيجة ست سنوات من البحث المبني على محاولات تعود إلى سبعينيات القرن الماضي لتطوير طلاء التبريد الإشعاعي كبديل ممكن لمكيفات الهواء التقليدية. اختبر الفريق مئات المواد المختلفة ، واختصرها إلى عشرة واختبر حوالي 50 تركيبة مختلفة لكل مادة.

شارك الموضوع مع أصدقائك: