Le sulfate de baryum crée la peinture la plus blanche du monde

Xiulin Ruan, professeur de génie mécanique à l'Université Purdue, et ses étudiants ont créé la peinture la plus blanche jamais enregistrée.

 

Le professeur Xiulin Ruan, professeur de génie mécanique à l'Université Purdue, et ses étudiants ont créé la peinture la plus blanche jamais enregistrée, qui figure désormais dans le Livre Guinness des records du monde. Cette peinture ultra-blanche peut réfléchir jusqu'à 98,1 % de la lumière visible et, en raison de sa forte réflectivité, elle peut même émettre de la chaleur infrarouge à partir de la surface peinte et présente d'excellentes performances de refroidissement par rayonnement.

 

Xiulin Ruan montre l'échantillon de son laboratoire de la peinture la plus blanche jamais enregistrée

 

Le blanc est une couleur qui contient toutes les couleurs du spectre. C'est la couleur avec la plus grande luminosité avec laquelle nous entrons en contact dans notre vie quotidienne, et c'est aussi une couleur spéciale. Il ne peut pas être mélangé avec d'autres couleurs. C'est l'existence la plus chère et la plus précieuse dans la boîte à peinture des étudiants en art. C'est également un produit relativement cher parmi les peintures en aérosol pour voitures et les revêtements industriels.

 

Il existe de nombreuses raisons d’augmenter la « valeur » du blanc. Prenons comme exemple la peinture blanche couramment utilisée dans l’industrie. Par rapport à d’autres peintures, sa couleur est plus évidemment affectée par les impuretés, son processus de purification sera donc plus compliqué. Dans le même temps, la peinture blanche s'oxyde facilement et jaunit. Quel type de matériaux choisir et comment stabiliser sa matrice sont également des difficultés techniques.

 

Bref, plus la peinture est blanche, plus elle est difficile à réaliser. Mais les scientifiques n’ont jamais cessé de poursuivre l’ultime, tout comme les humains ont créé le « Vanta Black » noir le plus noir, capable d’absorber 99,9 % de la lumière visible. En revanche, il y a un homme qui est également obsédé par la poursuite du blanc ultime. Après plus de six ans de travail acharné de sa part et de son équipe, il y est enfin parvenu récemment. Il s’agit du professeur Ruan Xiulin de l’Université Purdue aux États-Unis. Récemment, il a dirigé son équipe pour créer la peinture blanche la plus blanche de l’histoire de l’humanité. Cette peinture ultra-blanche peut réfléchir jusqu'à 98,1 % de la lumière visible, tout en émettant également de la chaleur infrarouge depuis la surface peinte, et offre d'excellentes performances de refroidissement par rayonnement.

 

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, ce que même les peintures commerciales « rejetant la chaleur » ne font pas.

 

Depuis qu'il a rejoint l'Université Purdue en 2008, le professeur Xiulin Ruan s'est engagé dans la recherche en ingénierie énergétique et thermophysique. Après avoir récemment publié les résultats de la recherche sur la peinture super blanche, il a accepté des interviews de nombreux médias et a expliqué comment si cette peinture est appliquée sur environ 1,000 pouces carrés de toit, l'intérieur de la maison peut obtenir 10 kilowatts d'énergie. puissance de refroidissement, encore plus fraîche que la plupart des maisons équipées de climatisation centrale.

 

Avant cela, il était très difficile d’obtenir un refroidissement passif (radiatif) efficace. À l’heure actuelle, une solution relativement avancée consiste à utiliser des structures multicouches complexes ou des couches métalliques réfléchissantes, mais cela limite leur application dans de nombreux domaines. Une autre solution consiste à obtenir un refroidissement passif à travers la peinture, mais la réflectivité de la plupart des peintures blanches actuellement utilisées est toujours de l'ordre de 80 %-90 %, et la faible réflectivité rend difficile le maintien de la fraîcheur de la surface. Cela nécessite de peindre une couche de peinture très épaisse, ce qui est non seulement inutile mais aussi très facile à durcir, et sa plage d'application est étroite et ne peut fonctionner que dans certaines conditions météorologiques spécifiques.

 

Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche a inventé un revêtement blanc à base de carbonate de calcium avec une réflectivité de 95,5 %. Aujourd’hui, le nouveau revêtement nanocomposite ultra-blanc à base de sulfate de baryum qu’ils ont inventé a sans aucun doute favorisé davantage le développement de la technologie de refroidissement passif. Leur article a été publié comme article de couverture dans la revue « American Chemical Society Applied Materials & Interfaces ».

 

Secrets de "blanchiment"

Cette peinture ultra-blanche a deux « secrets » blanchissants. L’une d’entre elles est la forte concentration de sulfate de baryum ajoutée à la matrice de peinture. Ce composé présente une bande interdite électronique élevée, une faible absorption de la lumière solaire et une réflectivité élevée. Il est souvent utilisé comme agent de remplissage pour modifier la consistance et ajouté à certaines peintures blanches. Il peut également être utilisé comme agent blanchissant et ajouté au papier photo et aux cosmétiques.

Les chercheurs ont testé un grand nombre d'objets blancs sur le marché et ont découvert que l'ajout de sulfate de baryum peut en effet augmenter considérablement la réflectivité de l'objet, c'est-à-dire le rendre plus blanc ; la seconde est que les particules de sulfate de baryum à l'intérieur de la peinture sont de tailles différentes et ont une large plage de fluctuations granulométriques. Le degré avec lequel chaque particule diffuse la lumière fluctue en fonction de sa taille de particule, de sorte que plus la distribution de la plage de taille des particules à l'intérieur de la peinture est grande, plus la peinture peut diffuser de lumière visible.

L'effet de superposition de ces deux "secrets" de concentration élevée et de granulométries différentes confère à cette nouvelle peinture une réflectivité extrêmement élevée. Bien entendu, la concentration en sulfate de baryum ne peut pas être trop élevée. Bien qu'une concentration élevée contribue à rendre la peinture plus blanche, une concentration trop élevée rendra également la peinture plus susceptible de se fissurer ou de s'écailler après séchage, affectant grandement l'expérience de l'utilisateur.

 

Remplacer le climatiseur

Comme nous le savons tous, la lumière blanche est une lumière de couleur complexe, et un objet opaque absorbe différentes couleurs de lumière et reflète la même couleur de lumière, de sorte que les objets blancs ont une réflectivité plus élevée. Lorsque de la peinture blanche est utilisée pour peindre le toit, elle peut refléter dans une large mesure la chaleur rayonnante du soleil, réduisant ainsi efficacement le transfert de chaleur par rayonnement et le transfert de chaleur par convection.

Selon une étude parue dans Geophysical Research Letters en 2010, si les toits des maisons de la ville sont peints avec une peinture blanche idéale, une simulation informatique a révélé que cela peut réduire l'effet d'îlot de chaleur de 33 %, réduisant ainsi l'impact global température de la ville de 0,4 degré et réduire considérablement la température intérieure, réduisant ainsi le taux d'utilisation des climatiseurs et atteignant l'objectif d'économie d'énergie et de réduction des émissions.

 

Microstructure du revêtement composite sulfate de baryum-acide acrylique avec une concentration volumique de 60 %

 

La réflectivité de la peinture développée par l'Université Purdue est bien supérieure à celle de la peinture commerciale ordinaire, ce qui signifie qu'elle a un meilleur effet de refroidissement. Les chercheurs ont utilisé un dispositif de détection de température de haute précision à thermocouple pour tester les performances de refroidissement de la peinture à l'extérieur. Dans l’expérience de démonstration, cette peinture peut être utilisée dans divers environnements. La nuit, cela peut rendre la surface peinte 11 degrés inférieure à la température ambiante, et sous un fort soleil de midi, cela peut également refroidir la surface jusqu'à 5 degrés inférieurs à l'environnement environnant. Dans d'autres expériences, les chercheurs ont découvert que même dans l'environnement froid de l'hiver (la température de test était d'environ 6 degrés), la surface de l'échantillon pouvait encore être réduite de 10 degrés, ce qui prouvait que la peinture avait d'excellentes performances de refroidissement réfléchissantes.

 

Les chercheurs de l'Université Purdue, Xiulin Ruan et Joseph Peoples, utilisent une caméra infrarouge pour comparer les performances de refroidissement d'échantillons de peinture blanche sur un toit.

 

En fait, ce nouveau type de peinture ultra-blanche est né à l’origine d’un caprice de l’équipe de recherche. À l’origine, ils voulaient utiliser de la peinture ultra-blanche pour remplacer les climatiseurs traditionnels pour le refroidissement de la maison. Après cela, ils ont apporté de nombreuses améliorations basées sur la peinture refroidissante par rayonnement développée dans les années 1970 et ont mené plus de six ans de recherches et d'expériences sur les ratios. Pour le choix du matériau de base de la peinture, ils ont initialement pris en compte plus de 100 matériaux différents. Après de nombreuses expériences, ils ont progressivement réduit la plage à 10. Ils ont ensuite effectué des tests croisés de 50 formules différentes pour chacun de ces 10 groupes de matériaux.

 

Ils ont initialement obtenu une peinture blanche à base de carbonate de calcium, mais le carbonate de calcium peut réagir dans des conditions météorologiques extrêmes telles que les pluies acides et provoquer une détérioration de la peinture. Ils ont donc lancé une peinture à base de sulfate de baryum et ont spécifiquement optimisé la stabilité de la peinture pour les applications complexes. environnements extérieurs, et a finalement sélectionné une formule de peinture composite sulfate de baryum-acide acrylique avec une concentration volumique de 60 %. Cela montre également que le carbonate de calcium n'est pas aussi bon que le sulfate de baryum en termes de résistance aux acides et aux alcalis.

 

Le professeur Xiulin Ruan a déclaré que le nouveau type de peinture qu'ils ont inventé est supérieur aux autres peintures blanches commerciales actuellement utilisées en termes de réflectivité, de performances de refroidissement et de stabilité. Dans le même temps, son processus de fabrication est compatible avec les processus de peinture commerciaux ordinaires et son coût est contrôlable. Par conséquent, cette peinture a de larges perspectives d’application pour réduire les coûts de refroidissement des locaux, lutter contre les effets d’îlots urbains et atténuer le réchauffement climatique à l’avenir. Dans une interview à la BBC, il a également déclaré : « Nous avons fait un calcul très approximatif selon lequel seulement 1 % de la surface de la Terre (peut-être quelques roches dans les zones inhabitées) doit être recouverte de cette peinture pour jouer un rôle dans la lutte contre le changement climatique. dans une certaine mesure."

 

Faites attention au sulfate de baryum précipité de Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. a la capacité de produire divers produits à base de sulfate de baryum précipité avec une taille de particule moyenne de 30 nanomètres à 10 microns, en se concentrant sur la fourniture de produits et de services personnalisés. Il est à noter que nous pouvons effectuer différents traitements de surface sur les produits en fonction des besoins du client.

 

D'après les recherches de l'équipe du professeur Xiulin Ruan, le sulfate de baryum crée la peinture la plus blanche au monde, ce qui montre que le sulfate de baryum précipité de Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. joue un rôle important en tant qu'additif fonctionnel dans les applications de revêtement. Le sulfate de baryum a une blancheur élevée et une résistance aux acides et aux alcalis. Il est produit en combinant des poudres de différentes tailles de particules, ce qui permet au revêtement d'avoir la diffusion spectrale la plus large et d'aider à obtenir la réflectivité la plus élevée. C'est ce qu'on appelle un revêtement réfléchissant la chaleur.

 

Les ingénieurs de Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. ont également déclaré qu'en ajoutant des concentrations élevées de sulfate de baryum et des combinaisons de différentes tailles de particules de sulfate de baryum pour réduire les espaces entre les particules et améliorer la réflexion, davantage de choses peuvent être ajoutées en raison de la faible valeur d'absorption d'huile. de sulfate de baryum. Notre sulfate de baryum précipité a une distribution granulométrique étroite et des particules plus uniformes. L'effet sera meilleur grâce à la combinaison de différentes tailles de particules. Notre sulfate de baryum ultra blanc est très populaire dans les revêtements nécessitant une brillance élevée, et le sulfate de baryum Extinction possède également ses caractéristiques uniques dans les revêtements mats et semi-mats.

 

 

L'équipe du professeur Xiulin Ruan a réalisé de grandes réalisations non seulement dans le domaine des revêtements architecturaux, mais également dans celui des peintures en aérosol pour voitures, avions et engins spatiaux. Le sulfate de baryum peut augmenter la teneur en matières solides et réduire les COV, ce qui peut contribuer à réduire la consommation de climatisation et, comme ces systèmes de climatisation consomment du carburant, il peut également contribuer à économiser de l'essence. Dans les applications de revêtement, l'ajout de sulfate de baryum précipité, un matériau fonctionnel, peut lutter contre le réchauffement climatique en gardant la surface suffisamment fraîche pour réduire le besoin de climatisation interne.