Изобретение велосипеда зачастую описывает процесс создания чего-то, что уже создано. Другими словами, бессмысленный труд. Однако в научном мире существует множество трудов, которые можно описать этой фразой. Тем не менее многократное создание одного и того же велосипеда разными людьми позволяет взглянуть на него под разным углом, тем самым усовершенствовав его.

Подобная ситуация сложилась и с материалами, способными отражать большой процент солнечного тепла, дабы получить пассивное охлаждение без необходимости в системах кондиционирования. Эта тема уже затрагивалась нами ранее, но ученые из университета Пердью (США) решили взглянуть на эту проблему по-своему, создав при этом ультрабелую краску, способную отражать до 98.1% солнечных лучей.

В чем секрет нового лакокрасочного материала, как он создавался, и будет ли его использование на практике действительно выгодным и экологичным? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Лейтмотивом исследований, связанных со снижением экономической и экологической нагрузки на охлаждение, является радиационное (излучательное) охлаждение. Данный метод заключается в пассивном охлаждении за счет специальных устройств, материалов, покрытий и прочего. Чаще всего для реализации радиационного охлаждения применяются сложные многослойные структуры или отражающие металлические слои. Эффект от них, конечно, имеется, однако такой вариант не особо практичен и выгоден.

Попытки реализовать радиационное охлаждение с помощью одного слоя краски тоже часто заканчиваются провалом, ибо в таком случае этот слой будет весьма толстый, а эффект охлаждения незначительный.

Однако, радиационное охлаждение все же имеет свои преимущества, если правильно его реализовать. К примеру, в отличие от активного охлаждения, которое требует электричества, радиационное охлаждение использует атмосферное прозрачное окно («небесное окно») для испускания теплового излучения непосредственно в глубокое небо без потребления энергии. Если тепловое излучение через небесное окно превышает поглощение солнечного света, то на поверхности может сохраняться холодная окружающая среда даже под прямыми солнечными лучами.

Ранее уже были попытки создать краску, способную реализовать радиационное охлаждение. Был вариант, в котором использовался тонкий слой TiO₂ на алюминиевой подложке. В зимний день такая структура демонстрировала температуру на 2 °C ниже температуры окружающей среды. Однако, по словам ученых, это, вероятно, было связано скорее с подложкой, а не с самой краской.

Были и варианты без каких-либо красок, основанные на многослойных структурах. В одном из таких вариантов использовались металлический слой, полиэтиленовый аэрогель и делигнифицированная древесина. Очевидно, что подобные конструкции крайне сложны и дороги в реализации, не говоря уже о большой толщине результирующего покрытия.

Другими словами, методов реализации радиационного охлаждения существует довольно много, каждый из них обладает рядом преимуществ и недостатков. Авторы рассматриваемого труда решили попытать удачу в этой области и создали еще один метод пассивного охлаждения, основанный на сочетании пленки из наночастиц BaSO₄ и краски, содержащей эти же наночастицы.