Une caméra infrarouge montre comment un échantillon de la peinture blanche la plus blanche (le carré violet foncé au milieu) refroidit réellement la carte en dessous de la température ambiante, quelque chose que même les peintures commerciales « rejetant la chaleur » ne font pas. Crédit :Université Purdue/Joseph Peoples
Dans un effort pour freiner le réchauffement climatique, Les ingénieurs de l'Université Purdue ont créé la peinture la plus blanche à ce jour. Revêtement des bâtiments avec cette peinture peut un jour les refroidir suffisamment pour réduire le besoin de climatisation, disent les chercheurs.
En octobre, l'équipe a créé une peinture ultra-blanche qui a repoussé les limites de la peinture blanche. Maintenant, ils ont surpassé cela. La nouvelle peinture est non seulement plus blanche, mais peut également garder les surfaces plus fraîches que la formulation que les chercheurs avaient précédemment démontrée.
"Si vous deviez utiliser cette peinture pour couvrir une surface de toit d'environ 1, 000 pieds carrés, nous estimons que vous pourriez obtenir une puissance frigorifique de 10 kilowatts. C'est plus puissant que les climatiseurs centraux utilisés par la plupart des maisons, " dit Xiulin Ruan, un professeur Purdue de génie mécanique.
Les chercheurs pensent que ce blanc peut être l'équivalent le plus proche du noir le plus noir, "Vantablack, " qui absorbe jusqu'à 99,9 % de la lumière visible. La nouvelle formulation de peinture la plus blanche réfléchit jusqu'à 98,1 % de la lumière solaire, contre 95,5 % de la lumière solaire réfléchie par la peinture ultra-blanche précédente des chercheurs, et éloigne la chaleur infrarouge d'une surface à la fois.
La peinture blanche commerciale typique devient plus chaude que froide. Les peintures sur le marché conçues pour rejeter la chaleur ne reflètent que 80 à 90 % de la lumière du soleil et ne peuvent pas rendre les surfaces plus froides que leur environnement.
Le document de recherche de l'équipe montrant le fonctionnement de la peinture est publié jeudi 15 avril en couverture du journal Matériaux et interfaces appliqués ACS .
Qu'est-ce qui rend la peinture la plus blanche si blanche
Deux caractéristiques confèrent à la peinture son extrême blancheur. L'un est la très forte concentration dans la peinture d'un composé chimique appelé sulfate de baryum, qui est également utilisé pour blanchir le papier photo et les cosmétiques.
« Nous avons examiné divers produits commerciaux, en gros tout ce qui est blanc, " dit Xiangyu Li, un chercheur postdoctoral au Massachusetts Institute of Technology qui a travaillé sur ce projet en tant que Ph.D. Purdue. étudiant dans le laboratoire de Ruan. "Nous avons découvert qu'en utilisant du sulfate de baryum, vous pouvez théoriquement faire les choses vraiment, vraiment réfléchissant, ce qui signifie qu'ils sont vraiment, vraiment blanc."
La deuxième caractéristique est que les particules de sulfate de baryum sont toutes de tailles différentes dans la peinture. La quantité de lumière diffusée par chaque particule dépend de sa taille, ainsi, une plus large gamme de tailles de particules permet à la peinture de diffuser une plus grande partie du spectre lumineux du soleil.
Xiulin Ruan, un professeur de génie mécanique de l'Université Purdue, détient l'échantillon de son laboratoire de la peinture la plus blanche jamais enregistrée. Crédit :Université Purdue/Jared Pike
"Une forte concentration de particules qui sont également de tailles différentes donne à la peinture la diffusion spectrale la plus large, qui contribue à la réflectance la plus élevée, " dit Joseph Peuples, un doctorat Purdue. étudiant en génie mécanique.
Il y a un peu de place pour rendre la peinture plus blanche, mais pas grand chose sans compromettre la peinture.
"Bien qu'une concentration de particules plus élevée soit meilleure pour faire quelque chose de blanc, vous ne pouvez pas trop augmenter la concentration. Plus la concentration est élevée, plus il est facile pour la peinture de se casser ou de se décoller, " dit Li.
Comment la peinture la plus blanche est aussi la plus cool
La blancheur de la peinture signifie également que la peinture est la plus fraîche jamais enregistrée. En utilisant un équipement de lecture de température de haute précision appelé thermocouples, les chercheurs ont démontré à l'extérieur que la peinture peut garder les surfaces 19 degrés Fahrenheit plus fraîches que leur environnement ambiant la nuit. Il peut également refroidir les surfaces à 8 degrés Fahrenheit en dessous de leur environnement sous un fort ensoleillement pendant les heures de midi.
La réflectance solaire de la peinture est si efficace, il fonctionnait même en plein hiver. Lors d'un test en extérieur avec une température ambiante de 43 degrés Fahrenheit, la peinture a quand même réussi à abaisser la température de l'échantillon de 18 degrés Fahrenheit.
Cette peinture blanche est le résultat de six années de recherche s'appuyant sur des tentatives remontant aux années 1970 pour développer une peinture à refroidissement radiatif comme alternative possible aux climatiseurs traditionnels.
Le laboratoire de Ruan avait examiné plus de 100 matériaux différents, les a réduits à 10 et a testé environ 50 formulations différentes pour chaque matériau. Leur précédente peinture la plus blanche était une formulation à base de carbonate de calcium, un composé abondant sur terre que l'on trouve couramment dans les roches et les coquillages.
Les chercheurs ont montré dans leur étude que, comme la peinture commerciale, leur peinture à base de sulfate de baryum peut potentiellement gérer les conditions extérieures. La technique utilisée par les chercheurs pour créer la peinture est également compatible avec le processus de fabrication de peinture commerciale.
Les demandes de brevet pour cette formulation de peinture ont été déposées par l'intermédiaire du bureau de commercialisation de la technologie de la Purdue Research Foundation.
