تويت
ابتكر العلماء تركيبةً طلائيةً جديدة تعطينا الطلاء الأكثر بياضًا حتى الآن، يعكس الطلاء الضوء بنسبة مدهشة تصل حتى 98.1%، ما يبقيه أبرد من درجة الحرارة المحيطة به، حتى حال وقوعه في منطقة تتعرض للشمس مباشرةً.
وفقًا للمبتكرين قد يساعد الطلاء على مكافحة الاحتباس الحراري إذا استُخدم لطلاء المباني، إذ يقلل اعتمادنا على مكيفات الهواء المسببة لتفاقم أزمة المناخ.
يقول شولين روان المهندس الميكانيكي في جامعة بوردو: «إذا استخدمت هذا الطلاء لتغطية مساحة سطحية تصل إلى نحو 90 مترًا مربعًا، فإن قوة التبريد التي ستحصل عليها تُقدر بنحو 10 كيلو واط، وهذا أقوى من الطاقة التي توفرها مكيفات الهواء المركزية المستخدمة في أكثر المنازل».
يعتمد عمل الفريق على الطلاء الذي طوروه العام الماضي، إذ بلغ معدل انعكاس قياسيًا بلغ 95.5%، قال الفريق إن الصيغة الجديدة تجعلها أقرب إلى كونها مُقابلًا حقيقيًا لمادة صفوف الأنابيب الكربونية السوداء المرتبة عموديًا «فانتابلاك»، وهي الصبغة السوداء التي تمتص ما يصل إلى 99.965% من الضوء المرئي.
توضح الصورة المتمثلة في الضوء البصري على اليسار والأشعة تحت الحمراء على اليمين، مدى برودة السطح المطلي مقارنةً بالسطح المحيط به.
لهذه الصبغة الكربونية السوداء تطبيقاتها الخاصة، لكن المهندسين وعلماء المواد سعوا منذ فترة إلى إنتاج طلاء أبيض شديد الانعكاس بسبب قدرته المحتملة على التبريد.
أنواع الطلاء العاكس المبرد متوفرة تجاريًا بالفعل، مثل طلاء ثاني أكسيد التيتانيوم، لكنها لا تحقق درجات حرارة أبرد من محيطها.
بحث المختصون عن مواد بيضاء عاكسة للغاية لتطوير الطلاء الجديد، فالطلاء السابق مصنوع من جزيئات كربونات الكالسيوم -المركب الكيميائي الموجود في الطباشير والحجر الجيري والرخام- المثبتة في وسط طلائي مصنوع من مادة الأكريليك، ثم اتجهوا في تركيبتهم الجديدة إلى كبريتات الباريوم، المتوفرة طبيعيًا مثل الباريت المعدني، وتُستخدم عادةً صبغةً في الطلاء الأبيض.
قال شيانغيو لي المهندس الميكانيكي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: «تمعنّا في منتجات تجارية عدّة، خاصةً المنتجات البيضاء، فوجدنا أنه باستخدام كبريتات الباريوم، يمكنك نظريًا جعل الأشياء شديدة الانعكاس، ما يعني أنها ستكون شديدة البياض».
تكمن الحيلة في حجم الجسيمات وتركيزها، إذ تسمح مجموعة من أحجام جسيمات كبريتات الباريوم المختلفة للطلاء بتشتيت أكبر قدر من الضوء، وكلما زاد عدد كبريتات الباريوم، زاد الضوء الذي يمكن عكسه. مع ذلك، إذا تجاوزت كمية كبريتات الباريوم حدًا معينًا فقد يؤدي ذلك إلى الإضرار بسلامة الطلاء، ما يجعله هشًا ومتقشرًا عندما يجف. وجد الباحثون أن نسبة 60% هي المثالية لكبريتات الباريوم ضمن الأكريليك.
شولين روان يحمل عينةً من الطلاء
لاحظ الفريق خلال الاختبارات الميدانية أن السطح المطلي تمكّن باستمرار من البقاء أبرد من درجة الحرارة المحيطة بما لا يقل عن 4.5 درجات مئوية، محققًا متوسط قوة تبريد تبلغ 117 واط لكل متر مربع، حتى في الشتاء القارس.
للمقارنة، كانت درجة حرارة سطح طلاء كربونات الكالسيوم أقل من درجة حرارة المحيط في منتصف النهار بنحو 1.7 درجات مئوية، بقوة تبريد تبلغ 37 واط لكل متر مربع، وعلى هذا تمثل نسبة الانعكاس الإضافية في طلاء كبريتات الباريوم فرقًا كبيرًا.
قد لا يستطيع طلاء كبريتات الباريوم أن يكون أكثر انعكاسًا بسبب حدود خصائص المواد، لكن ما حققه الفريق قد يغير العالم إلى الأفضل.
يضخ مكيف الهواء الحرارة في الغلاف الجوي للأرض بطرق عديدة، متضمنةً دفع الهواء الساخن خارج المباني، إلى جانب حرارة تشغيل الآلات، والكهرباء المولدة بالوقود الأحفوري التي تساهم في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
بحث العلماء منذ السبعينيات عن طريقة للتبريد الإشعاعي السلبي، فوجدوا ضالتهم في طلاء كبريتات الباريوم، وهو موثوق به، ويمكن إنتاجه تجاريًا بسهولة تامة. قدم الفريق براءة اختراع هذا الطلاء، ونأمل أن يشق طريقه قريبًا لينتشر استخدامه.
وفقًا للمبتكرين قد يساعد الطلاء على مكافحة الاحتباس الحراري إذا استُخدم لطلاء المباني، إذ يقلل اعتمادنا على مكيفات الهواء المسببة لتفاقم أزمة المناخ.
يقول شولين روان المهندس الميكانيكي في جامعة بوردو: «إذا استخدمت هذا الطلاء لتغطية مساحة سطحية تصل إلى نحو 90 مترًا مربعًا، فإن قوة التبريد التي ستحصل عليها تُقدر بنحو 10 كيلو واط، وهذا أقوى من الطاقة التي توفرها مكيفات الهواء المركزية المستخدمة في أكثر المنازل».
يعتمد عمل الفريق على الطلاء الذي طوروه العام الماضي، إذ بلغ معدل انعكاس قياسيًا بلغ 95.5%، قال الفريق إن الصيغة الجديدة تجعلها أقرب إلى كونها مُقابلًا حقيقيًا لمادة صفوف الأنابيب الكربونية السوداء المرتبة عموديًا «فانتابلاك»، وهي الصبغة السوداء التي تمتص ما يصل إلى 99.965% من الضوء المرئي.
توضح الصورة المتمثلة في الضوء البصري على اليسار والأشعة تحت الحمراء على اليمين، مدى برودة السطح المطلي مقارنةً بالسطح المحيط به.
لهذه الصبغة الكربونية السوداء تطبيقاتها الخاصة، لكن المهندسين وعلماء المواد سعوا منذ فترة إلى إنتاج طلاء أبيض شديد الانعكاس بسبب قدرته المحتملة على التبريد.
أنواع الطلاء العاكس المبرد متوفرة تجاريًا بالفعل، مثل طلاء ثاني أكسيد التيتانيوم، لكنها لا تحقق درجات حرارة أبرد من محيطها.
بحث المختصون عن مواد بيضاء عاكسة للغاية لتطوير الطلاء الجديد، فالطلاء السابق مصنوع من جزيئات كربونات الكالسيوم -المركب الكيميائي الموجود في الطباشير والحجر الجيري والرخام- المثبتة في وسط طلائي مصنوع من مادة الأكريليك، ثم اتجهوا في تركيبتهم الجديدة إلى كبريتات الباريوم، المتوفرة طبيعيًا مثل الباريت المعدني، وتُستخدم عادةً صبغةً في الطلاء الأبيض.
قال شيانغيو لي المهندس الميكانيكي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: «تمعنّا في منتجات تجارية عدّة، خاصةً المنتجات البيضاء، فوجدنا أنه باستخدام كبريتات الباريوم، يمكنك نظريًا جعل الأشياء شديدة الانعكاس، ما يعني أنها ستكون شديدة البياض».
تكمن الحيلة في حجم الجسيمات وتركيزها، إذ تسمح مجموعة من أحجام جسيمات كبريتات الباريوم المختلفة للطلاء بتشتيت أكبر قدر من الضوء، وكلما زاد عدد كبريتات الباريوم، زاد الضوء الذي يمكن عكسه. مع ذلك، إذا تجاوزت كمية كبريتات الباريوم حدًا معينًا فقد يؤدي ذلك إلى الإضرار بسلامة الطلاء، ما يجعله هشًا ومتقشرًا عندما يجف. وجد الباحثون أن نسبة 60% هي المثالية لكبريتات الباريوم ضمن الأكريليك.
شولين روان يحمل عينةً من الطلاء
لاحظ الفريق خلال الاختبارات الميدانية أن السطح المطلي تمكّن باستمرار من البقاء أبرد من درجة الحرارة المحيطة بما لا يقل عن 4.5 درجات مئوية، محققًا متوسط قوة تبريد تبلغ 117 واط لكل متر مربع، حتى في الشتاء القارس.
للمقارنة، كانت درجة حرارة سطح طلاء كربونات الكالسيوم أقل من درجة حرارة المحيط في منتصف النهار بنحو 1.7 درجات مئوية، بقوة تبريد تبلغ 37 واط لكل متر مربع، وعلى هذا تمثل نسبة الانعكاس الإضافية في طلاء كبريتات الباريوم فرقًا كبيرًا.
قد لا يستطيع طلاء كبريتات الباريوم أن يكون أكثر انعكاسًا بسبب حدود خصائص المواد، لكن ما حققه الفريق قد يغير العالم إلى الأفضل.
يضخ مكيف الهواء الحرارة في الغلاف الجوي للأرض بطرق عديدة، متضمنةً دفع الهواء الساخن خارج المباني، إلى جانب حرارة تشغيل الآلات، والكهرباء المولدة بالوقود الأحفوري التي تساهم في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
بحث العلماء منذ السبعينيات عن طريقة للتبريد الإشعاعي السلبي، فوجدوا ضالتهم في طلاء كبريتات الباريوم، وهو موثوق به، ويمكن إنتاجه تجاريًا بسهولة تامة. قدم الفريق براءة اختراع هذا الطلاء، ونأمل أن يشق طريقه قريبًا لينتشر استخدامه.