Konstruksi

Formulasi Cat Baru Menjaga Permukaan Lebih Dingin dari Cat Ultra-Putih Sebelumnya

An infrared camera shows how a sample of the whitest white paint (the dark purple square in the middle) actually cools the board below ambient temperature, something that not even commercial


Dalam upaya untuk mengurangi pemanasan global, para insinyur dari Universitas Purdue telah menghasilkan cat paling putih di dunia.

Kamera inframerah menunjukkan bagaimana sampel cat putih paling putih (kotak ungu tua di tengah) benar-benar mendinginkan papan di bawah suhu lingkungan, sesuatu yang bahkan tidak dilakukan oleh cat ‘penolak panas’ komersial. Kredit Gambar: Universitas Purdue / Joseph Peoples.

Menurut tim, menggunakan cat ini untuk melapisi bangunan suatu hari nanti bisa cukup mendinginkannya untuk mengurangi kebutuhan AC.

Pada Oktober 2021, para peneliti menghasilkan cat ultra-putih yang mendorong batasan aspek cat putih. Sekarang, tim telah melampaui batasan tersebut. Tidak hanya cat yang lebih baru lebih putih tetapi juga dapat menjaga permukaan lebih dingin daripada formulasi sebelumnya yang ditunjukkan oleh tim.

Jika Anda menggunakan cat ini untuk menutupi luas atap sekitar 1.000 kaki persegi, kami perkirakan Anda bisa mendapatkan daya pendinginan sebesar 10 kilowatt. Itu lebih kuat daripada AC sentral yang digunakan oleh kebanyakan rumah.

Xiulin Ruan, Profesor Teknik Mesin, Universitas Purdue

Menurut tim, putih ini mungkin mirip dengan hitam paling hitam, ‘Vantablack,’ yang menyerap cahaya tampak hingga 99,9%.

Jika dibandingkan dengan cat ultra-putih para peneliti sebelumnya yang memantulkan 95,5% sinar matahari, formulasi cat paling putih baru memantulkan hingga 98,1% sinar matahari dan, pada saat yang sama, mengalihkan panas inframerah dari suatu permukaan.

Cat putih komersial biasa menjadi lebih hangat daripada lebih dingin. Cat yang tersedia secara komersial yang dikembangkan untuk menolak panas hanya dapat memantulkan 80% hingga 90% sinar matahari dan tidak mampu membuat permukaan lebih dingin daripada lingkungannya.

Artikel penelitian baru yang menjelaskan fungsi cat putih muncul di halaman sampul Bahan & Antarmuka Terapan ACS jurnal pada 15 Aprilth, 2021.

Apa yang Membuat Cat Paling Putih Begitu Putih

Beberapa fitur menambahkan warna putih yang ekstrim pada cat. Salah satu ciri cat ini adalah konsentrasi senyawa kimianya yang tinggi, yang dikenal sebagai barium sulfat, yang juga digunakan untuk membuat kosmetik dan kertas foto putih.

Kami melihat berbagai produk komersial, pada dasarnya apa pun yang berwarna putih, ”Kata Xiangyu Li, seorang peneliti postdoctoral dari Massachusetts Institute of Technology, yang mengerjakan studi baru sebagai mahasiswa PhD Universitas Purdue di laboratorium Ruan. “Kami menemukan bahwa dengan menggunakan barium sulfat, Anda secara teoritis dapat membuat benda-benda sangat, sangat reflektif, yang artinya benar-benar putih. ”

Ciri kedua dari cat adalah semua partikel barium sulfat memiliki ukuran yang berbeda di dalam cat.

Jumlah cahaya yang dihamburkan oleh setiap partikel bergantung pada ukurannya, dan karenanya, rentang ukuran partikel yang lebih luas memungkinkan cat untuk menyebarkan lebih banyak spektrum cahaya dari matahari.

Partikel dengan konsentrasi tinggi yang juga memiliki ukuran berbeda memberikan hamburan spektral terluas pada cat, yang berkontribusi pada reflektansi tertinggi..

Joseph Peoples, Mahasiswa PhD di bidang Teknik Mesin, Universitas Purdue

Ada kemungkinan kecil untuk membuat cat lebih putih, tetapi tidak banyak tanpa mempengaruhi cat.

Meskipun konsentrasi partikel yang lebih tinggi lebih baik untuk membuat sesuatu menjadi putih, Anda tidak dapat meningkatkan konsentrasinya terlalu banyak. Semakin tinggi konsentrasinya, semakin mudah cat pecah atau terkelupas.

Xiangyu Li, Peneliti Pascadoktoral Institut Teknologi Massachusetts

Bagaimana Cat Paling Putih Juga Paling Keren

Putihnya cat juga menyiratkan bahwa cat tersebut adalah yang terkeren yang pernah ada. Dengan bantuan peralatan pembacaan suhu presisi tinggi, yang dikenal sebagai termokopel, tim mendemonstrasikan di luar ruangan bahwa cat baru dapat menjaga permukaan 19 ° F lebih dingin daripada lingkungan sekitarnya pada malam hari.

Cat bahkan dapat mendinginkan permukaan 8 ° F di bawah suhu lingkungannya di bawah sinar matahari yang intens pada siang hari.

Reflektansi matahari pada cat sangat efektif bahkan berfungsi di tengah musim dingin. Selama percobaan luar ruangan dengan suhu sekitar 43 ° F, cat mampu menurunkan suhu sampel hingga 18 ° F.

Cat putih adalah hasil dari enam tahun studi berdasarkan upaya sejak tahun 1970-an untuk menghasilkan cat pendingin radiatif sebagai pilihan yang layak untuk AC konvensional.

Laboratorium Ruan telah mempertimbangkan lebih dari 100 bahan berbeda, menguranginya menjadi 10, dan menguji sekitar 50 formulasi berbeda untuk setiap bahan. Cat ultra-putih tim sebelumnya adalah formulasi yang terdiri dari kalsium karbonat, senyawa melimpah yang tersedia di bumi dan umumnya ditemukan di kerang dan bebatuan.

Dalam studi mereka, para peneliti menunjukkan bahwa serupa dengan cat komersial, cat baru berbasis barium sulfat mungkin dapat mengatur kondisi luar ruangan. Metode yang digunakan oleh tim untuk menghasilkan cat juga dapat digunakan dengan prosedur fabrikasi cat komersial.

Para peneliti telah mengajukan permohonan paten untuk formulasi cat ini melalui Kantor Komersialisasi Teknologi Purdue Research Foundation.

Studi ini didanai oleh Pusat Riset Teknologi Pendingin di Universitas Purdue dan Kantor Riset Ilmiah Angkatan Udara melalui Program Instrumentasi Riset Universitas Pertahanan (Grant No. 427 FA9550-17-1-0368). Penelitian dilakukan di Purdue’s FLEX Lab dan Ray W. Herrick Laboratories dan Birck Nanotechnology Center of Purdue’s Discovery Park.

Referensi Jurnal:

Li, X., dkk. (2021) Ultrawhite BaSO4 Cat dan Film untuk Pendinginan Radiatif Subambient Siang Hari yang Luar Biasa. Bahan & Antarmuka Terapan ACS. doi.org/10.1021/acsami.1c02368.

Sumber: https://www.purdue.edu/

Author : SGP Prize