سفیدترین رنگ جهان اکنون نازک‌تر است و تقریباً همان بازتاب خورشیدی دارد

آمیا پالجا-04 اکتبر 2022 -مقایسه ضخامت دو رنگ -دانشگاه پوردو

سال گذشته، محققان دانشگاه پردو رکورد جهانی گینس را ثبت کردند که رنگ سفید آنها سفیدترین رنگ تاریخ شناخته شد. Phys.org گزارش داده است که در کمتر از یک سال، محققان با تبدیل آن به نسخه نازک‌تر از همیشه بازگشته‌اند و آن را برای استفاده در اتومبیل‌ها، سفینه‌های فضایی و هواپیماها ایده‌آل کرده‌اند.

Interesting Engineering گزارش داده بود که سفیدترین رنگ جهان هفت سال در حال ساخت است و برای کمک به مبارزه با تغییرات آب و هوایی و صرفه جویی در انرژی طراحی شده است. در حالی که اینها دلایل خوبی بودند و رنگ 98.1 درصد انعکاس نور خورشید را ارائه می کرد، چالش بعدی اطمینان از عملی شدن این کشف بود.محققان در پوردو نیز با درخواست هایی مبنی بر نازک تر کردن رنگ مواجه شدند تا بتوان آن را برای طیف وسیعی از کاربردها از جمله کفش و لباس به کار برد.

برای اینکه رنگ اصلی موثر واقع شود، محققان نیاز به رنگ آمیزی در ضخامت 400 میکرون داشتند. در حالی که این ممکن است زیاد به نظر نرسد و برای سازه های مقاوم مانند سقف یک ساختمان به خوبی کار کند، کاربردهای متعددی وجود دارد که نیاز به اندازه و وزن دقیق دارند.

برای مقابله با این چالش‌ها، محققان از سولفات باریم، ماده اصلی مورد استفاده برای ساخت سفیدترین رنگ، که سابقه غنی در ساخت محصولات سفید مانند لوازم آرایشی و کاغذ عکس استفاده می‌شود، فاصله گرفتند. آنها جایگزینی در نیترید بور یافتند، رنگدانه شش ضلعی که در روان کننده ها استفاده می شود.

با یک لایه رنگ به ضخامت فقط 150 میکرون، محققان توانستند به انعکاس خورشیدی 97.9 درصدی دست یابند که تقریباً برابر با ضخامت یک لایه 400 میکرونی بود.

نیترید بور چگونه کار می کند

نیترید بور دارای ضریب شکست بالایی است که به این معنی است که رنگدانه می تواند بیشتر نور خورشید را که دریافت می کند پراکنده کند. علاوه بر این، محققان از مورفولوژی منحصر به فرد این ماده برای ارائه بازتاب خورشیدی بالا استفاده کردند.

محققان دپارتمان مهندسی مکانیک در پوردو از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای استفاده کردند تا بفهمند این مورفولوژی جدید که نانوپلاکت‌ها نامیده می‌شود چگونه کمک می‌کند. آنها دریافتند که در مقایسه با نانوذرات کروی که در رنگ‌های خنک‌کننده دیگر استفاده می‌شوند، نانوپلاکت‌ها می‌توانند تابش خورشیدی را به طور مؤثرتری به عقب برگردانند.

علاوه بر این، رنگ ساخته شده با استفاده از این ماده، هوا را در مقیاس نانو به دام می‌اندازد که آن را بسیار متخلخل می‌کند. این یک مزیت قابل توجه است زیرا سطح رنگ شده دارای چگالی رنگ کمتری است و در نتیجه وزن کمتری نیز دارد. در مقایسه با رنگ ساخته شده با سولفات باریم، وزن رنگ جدید تقریباً 80 درصد کمتر است بدون اینکه به بازتاب خورشیدی آسیبی وارد شود.

این امر کاربردهای بالقوه رنگ را در مناطق هوافضا نیز باز می کند. استفاده از این رنگ در هواپیما می تواند به خنک تر ماندن فضای داخلی آن تا 4.5 درجه سانتیگراد کمک کند و وابستگی به تهویه هوا را کاهش دهد. استفاده از رنگ برای فضاپیما می تواند به کاهش وزنی که باید به مدار منتقل شود کمک کند. Xiulin Ruan، استاد دانشگاه پوردو که این رنگ را تولید کرده است، می گوید: “این نه تنها باعث صرفه جویی در هزینه می شود، بلکه مصرف انرژی را کاهش می دهد که به نوبه خود باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می شود.”

جالب اینجاست که این رنگ همچنین گرما را به اعماق فضا می‌تاباند و در نتیجه مستقیماً سیاره را نیز خنک می‌کند. این تفاوت فاحشی با سایر فناوری‌های خنک‌کننده دارد که بر انتقال حرارت به ساختمان‌های خنک تکیه می‌کنند و باعث ایجاد گرما در جو می‌شوند.

یافته های تحقیق در مجله Cell Reports Physical Science منتشر شد.