Szuperfekete festék, szuperfehér festék


Szuperfekete festék, szuperfehér festék
Olvasási idő: 4 perc

A megoldás egyszerűbb, mint gondolnánk! Méregdrága és intelligens szerkezetek helyett lehet, hogy elég festéket használni!

A szuperfekete és a nemrégiben kifejlesztett szuperfehér egymás gyökeres ellentétei, nem csak színeikben, de használatukban is. A fény majdnem tökéletes elnyelése és visszaverése hatékony fegyver a felmelegedés és energiatakarékosság frontjain! A tapasztalat azt mutatja, hogy a feketére festett testek, a Nap sugárzásának hatására, jobban felmelegednek.

Nagyapáink jellegzetes kerti zuhanyzójának víztartályát is éppen azért festik feketére, hogy a víz estére kellemesen felmelegedjen. Ez azért van, mert a fekete szín elnyeli a fényt és hőt sugároz. Ennek a sugárzásnak a vizsgálata vezetett többek között, a kvantummechanika kialakulásához. Bizonyára sokan tanulhatták már általános vagy középiskolában az abszolút fekete test tulajdonságait. Ebben az esetben egy belül feketére festett vagy valamilyen fekete anyaggal kibélelt dobozról van szó!

Egy apró résen a fény behatol, ahol elnyelődik. Természetesen ezzel a fotonok nem esnek véglegesen csapdába, hiszen abszolút értelemben nincs értelme feketeségről beszélni. Az ide-oda csapódó fotonok egyszerűen csak, billió ütközésből sem találják meg az apró rést. Éppen ez adja ennek a mechanizmusnak a hétköznapi hasznát. Úgy, ahogyan gyakran halljuk, hogy nyári melegben inkább hordjunk fehéret vagy eszünkbe se jusson beköltözni egy fekete falú házba.

A szuperfekete festékek előbbre járnak, mint a fehér. Már 2017-ben kereskedelmi forgalomba kerültek.

De a kereskedelmi felhasználás nem lett igazán sikeres, mert a hétköznapi fogyasztók nagyon ritkán szorulnak rá és akkor is csak esztétikai okok miatt. Bár 2014-ben a BMW autógyártó kiadott egy X6-os modellt, amelyet vertikálisan orientált szén nanocsövekkel borított be. A ,,Vantablack” fantázianévre hallgató autó a külcsíny miatt szinte átment a háromdimenziós térből kettőbe. Az apró szénszálak 14-50 mikrométer hosszúak és 20 mikrométeres átmérővel rendelkeznek, 5000-szer vékonyabbak az emberi hajszálnál. Ez azt jelenti, hogy egy négyzetcentiméteren milliárd ilyen szénszál is elfér, ezáltal a fény 99,965 százalékát is elnyelheti úgy, hogy az behatol a nanocsövek szerkezetébe és csapdába esik.

BMW X6-os Vantablack festett modell. Bár a kép kevéssé adja vissza, de ha sokáig, koncentráltan nézzük, akkor elvesznek a kontúrok. Forrás. bmw.com
BMW X6-os Vantablack festett modell. Bár a kép kevéssé adja vissza, de ha sokáig, koncentráltan nézzük, akkor elvesznek a kontúrok. Forrás. bmw.com

Hasonló szuperfekete festésű X6-os modell nem készült és eddig ezt sem sikerült eladni, viszont a kiállítások látványosságává vált. Éppen úgy, mint annak az amerikai srácnak a Youtube videója, amelyen megosztja a közönségével, hogy ő meg egy egész szobát festett ki a hasonló tulajdonságú Musou Black nevű festékkel. A látvány elképesztő és magáért beszél: a szuperfekete szoba teljesen elvesztette az éleit és az emberi szem képtelen többet kivenni belőle, mint egy fekete masszát. A plafonról egy villanykörte lóg le, azonban ennek fénye egyáltalán nem szóródik és így egy filmjelenet tökéletes bevilágításához lehetne hasonlítani.

Bár az ez irányú civil felhasználás valószínűleg továbbra sem lesz sikeres, az egyébként rendkívül olcsó szuperfekete festékeket (100-150 ml körülbelül 20-30 dollárba kerül) az űrkutatás nagyon is használja. Leginkább akkor, ha távoli csillagokat és fényt visszaverő egyéb objektumokat figyelnek meg. Itt ugyanis a legsötétebb felülethez képest keresik az érzékelők a fényeket, ezért szerepe a kalibrálásban nagyon fontos. A BMW és a népszerű videomegosztó mellett a legtöbbet talán Anish Kapoor, brit-indiai szobrászművész tett az anyag népszerűsítéséért!

Ez még sokáig így lesz, hiszen a Vantablack-et gyártó cég kizárólagos használati jogot adott neki, igaz, újabb márkákat is találni már a piacon!

A szuperfehér festékkel hasonló a helyzet! Léteztek a piacon olyan anyagok, amelyek egyre és egyre fehérebbek voltak; egyre jobban és jobban verték vissza fényt, az áttörés azonban teljesen friss. Az Egyesült Államokban West Lafayettben működő Purdue Egyetem kutatói olyan festéket hoztak létre, amely visszaveri a napsugárzás 98,1 százalékát. Ez rekordszámba megy, így ez a legfehérebb dolog a Földön jelenleg. A rendkívüli fényvisszaverési képesség mellett az anyag hűt is, jobban, mint bármi más! Kutatásukról tanulmányukban számoltak be!

A tesztelés során a kutatók – Xiulin Ruan és csapata – 7,7 Celsius fokos hűtési tulajdonságot mértek, amely megfeleltethető egy átlagos hűtőnek, annak mindennemű energiafogyasztása nélkül. Ha egy 1000 m2-es felületet a szuperfehér festékkel bevonnak, akkor az egyenértékű 10 kW energiával elérhető hűtésnek. Éppen ezért a magas bérlakások átfestésével komplett hűtési rendszereket lehetne kiváltani a lakók közérzetének és pénztárcájának legnagyobb örömére. A különleges hatékonyságot nem az egyszerű fényvisszaverő tulajdonság adná, hanem a hűtés! Ezért a Purdue Egyetem találmánya hatékonyabb, mint az eddigi összes elérhető fehér anyag.

Infrakamerás felvétel a szuper fehér anyagról ,,működés közben". A jobb oldali képen a rózsaszín terület a hűtött területet mutatja a fehérre festett, 50 x 50 cm-es négyzet körül! Forrás: Purdue University/Joseph Peoples
Infrakamerás felvétel a szuper fehér anyagról ,,működés közben”. A jobb oldali képen a rózsaszín terület a hűtött területet mutatja a fehérre festett, 50 x 50 cm-es négyzet körül! Forrás: Purdue University/Joseph Peoples

Minél több felület van bevonva, főleg a tetők, annál sikeresebben lehet folytatni a harcot a felmelegedés ellen. A festék a fényt visszajuttatja az űrbe, ezért hűti magát a Földet is. Bár a méret ebben az esetben is kulcsfontosságú tényező, ha sikerülne bevonni a Föld 0,5-1 százalékát, vagyis 5 101 000 km2-t, ami Ausztrália területének közel 80 százaléka, a melegedés folyamatát szinte teljes egészében vissza lehetne fordítani. Persze ehhez elég politikai és financiális akarat is kell, hogy az újonnan épült és renoválandó házak már ezzel a szuperfehér festékkel készüljenek.

Mit tudunk magáról a festék anyagáról?

A fehérség legfontosabb összetevője a magas koncentrációjú bárium-szulfát, amelyet ma nagy arányban használnak a fotográfiában és kozmetikai iparban érdekeltek. A kutatók eleve olyan anyagot kerestek a kémiai tárházban, ami a legnagyobb reflekciós tulajdonsággal rendelkezik. Ezért tulajdonképpen a fehérség csak egy járulékos tény, ami a fényvisszaverődés nagy arányából következik. A bárium-szulfát mennyisége csak az egyik komponens, a részecskék eltérő mérete és azok csatlakozása, illetve fedése a többihez képes adja ki a 98,1 százalékos hatást.

A kutatók azonban azt is elárulták, hogy a százalékos eredményt még tovább is lehetne növelni, azonban ez már a festék kárára menne. A koncentráció növelésével az anyag kiszáradna és lepattogzana, ahogyan a vakolat. A jó hír viszont az, hogy az előállítási költsége és a kereskedelmi forgalomba hozatal – a meglévő gyártási technológiák és létező ellátási láncok miatt – nem okozna áremelkedést. Ruan szerint nincs különösebb oka, hogy drágábban lehessen megvenni a szuperfehér festéket, mint más egyéb festéket a boltban. Mindenesetre az árazás már a közeljövő kérdése lesz, hiszen az egyetem még csak most tárgyal a tömeggyártási lehetőségekről.

Mivel mind a szuperfekete, mind a szuperfehér festék úton van vagy már meg is érkezett a kereskedelmi forgalomba és a biztonság most is, mint mindig elsőrendű tétel volt a kutatók számára: egyik anyag sem mérgező. Azzal már inkább gondok vannak, ha szennyeződés kerül rájuk, ami a nagy felületeknél egészen hamar be is következne. Valóban, ezeknek a felületeknek a tisztítása, tisztán tartása folyamatos munkát igényelne, azonban nem többet, mint bármely más felület. Ráadásul az emberek is szívesen takarítanák a saját házukat, hogy kellemes hőmérsékletben hűsölhessenek, áramfogyasztás nélkül. A fejleményeket kíváncsian várjuk, mert minden ötlet jól jön, ha: 1. rendkívül hatásos; 2. pénztárcabarát; 3. élet- és Földmentő!

 

Forrás:

bmw.com
coolcalifornia.arb.ca.gov
news.artnet.com
noizz.com
player.hu
purdue.edu
qubit.hu
surreynanosystem.com



Previous Az özönnövények európai terjedése
Next Izlandig eljutó óriási méretű szaharai porszemcsék

No Comment

Leave a reply

Az e-mail-címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük