Sulfato de bário cria a tinta mais branca do mundo

Xiulin Ruan, professor de engenharia mecânica da Purdue University, e seus alunos criaram a tinta mais branca já registrada

 

O professor Xiulin Ruan, de Engenharia Mecânica da Purdue University, e seus alunos criaram certa vez a tinta mais branca já registrada, que agora foi incluída no Livro Guinness de Recordes Mundiais. Esta tinta ultra-branca pode refletir até 98,1% da luz visível e, devido à sua forte refletividade, pode até emitir calor infravermelho da superfície pintada e possui excelente desempenho de resfriamento por radiação.

 

Xiulin Ruan mostra a amostra de seu laboratório da tinta mais branca já registrada

 

O branco é uma cor que contém todas as cores do espectro. É a cor de maior brilho com a qual temos contato no dia a dia, sendo também uma cor especial. Não pode ser misturado com outras cores. É a existência mais cara e querida na caixa de pintura dos estudantes de arte. É também relativamente caro entre tintas em spray para automóveis e revestimentos industriais.

 

Existem muitas razões para aumentar o “valor” do branco. Tomemos como exemplo a tinta branca comumente usada na indústria. Em comparação com outras tintas, sua cor é mais obviamente afetada por impurezas, por isso seu processo de purificação será mais complicado. Ao mesmo tempo, a tinta branca oxida facilmente e fica amarela. Que tipo de materiais escolher e como estabilizar sua matriz também são dificuldades técnicas.

 

Resumindo, quanto mais branca for a tinta, mais difícil será de fazer. Mas os cientistas nunca pararam de buscar o máximo, assim como os humanos criaram o preto mais negro, o “Vanta Black”, que pode absorver 99,9% da luz visível. Em contraste, há um homem que também está obcecado em buscar o branco definitivo. Depois de mais de seis anos de trabalho árduo dele e de sua equipe, ele finalmente conseguiu isso recentemente. Ele é o professor Ruan Xiulin da Purdue University, nos Estados Unidos. Recentemente, ele liderou sua equipe na criação da tinta branca mais branca da história da humanidade. Esta tinta ultrabranca pode refletir até 98,1% da luz visível, ao mesmo tempo que emite calor infravermelho da superfície pintada e tem excelente desempenho de resfriamento por radiação.

 

Uma câmera infravermelha mostra como uma amostra da tinta branca mais branca (o quadrado roxo escuro no meio) realmente esfria a placa abaixo da temperatura ambiente, algo que nem mesmo as tintas comerciais que "rejeitam o calor" fazem.

 

Desde que ingressou na Purdue University em 2008, o professor Xiulin Ruan está comprometido com a pesquisa em engenharia energética e termofísica. Depois de publicar recentemente os resultados da pesquisa sobre tinta super branca, ele aceitou entrevistas de vários meios de comunicação e falou sobre como se essa tinta for aplicada em cerca de 1,{2}} polegada quadrada de telhado, o interior da casa pode obter 10 quilowatts de potência de resfriamento, ainda mais fria do que a maioria das casas com ar condicionado central.

 

Antes disso, era muito difícil conseguir um resfriamento passivo (radiativo) eficiente. Actualmente, uma solução relativamente avançada é a utilização de estruturas multicamadas complexas ou camadas metálicas reflectoras, mas isto limita a sua aplicação em muitos campos. Outra é conseguir o resfriamento passivo através da tinta, mas a refletividade da maioria das tintas brancas usadas atualmente ainda está na faixa de 80%-90%, e a baixa refletividade torna difícil manter a superfície fria. Isto requer a pintura de uma camada de tinta muito espessa, que não só é um desperdício, mas também muito fácil de endurecer, e sua faixa de aplicação é estreita e só pode funcionar sob certas condições climáticas específicas.

 

Para resolver este problema, a equipe de pesquisa inventou um revestimento branco à base de carbonato de cálcio com refletividade de 95,5%. Agora, o novo revestimento nanocompósito ultra-branco à base de sulfato de bário que eles inventaram sem dúvida promoveu em maior medida o desenvolvimento da tecnologia de resfriamento passivo. Seu artigo foi publicado como artigo de capa na revista "American Chemical Society Applied Materials & Interfaces".

 

Segredos de "clareamento"

Essa tinta superbranca tem dois “segredos” clareadores. Uma delas é a alta concentração de sulfato de bário adicionado à matriz da tinta. Este composto possui alto gap eletrônico, baixa absorção de luz solar e alta refletividade. É frequentemente usado como enchimento para alterar a consistência e adicionado a algumas tintas brancas. Também pode ser usado como agente clareador e adicionado a papéis fotográficos e cosméticos.

Os pesquisadores testaram um grande número de itens brancos no mercado e descobriram que a adição de sulfato de bário pode de fato aumentar muito a refletividade do objeto, ou seja, fará com que pareça mais branco; a segunda é que as partículas de sulfato de bário dentro da tinta são de tamanhos diferentes e possuem uma grande faixa de flutuação de tamanho de partícula. O grau em que cada partícula dispersa a luz varia de acordo com o tamanho da partícula, portanto, quanto maior a distribuição da faixa de tamanho das partículas dentro da tinta, mais luz visível a tinta pode espalhar.

O efeito de superposição desses dois “segredos” de alta concentração e diferentes tamanhos de partículas faz com que essa nova tinta tenha altíssima refletividade. Claro, a concentração de sulfato de bário não pode ser muito alta. Embora a alta concentração ajude a tornar a tinta mais branca, uma concentração muito alta também aumentará a probabilidade de a tinta rachar ou descascar após a secagem, afetando muito a experiência do usuário.

 

Substitua o ar condicionado

Como todos sabemos, a luz branca é uma luz colorida complexa, e um objeto opaco absorve diferentes cores de luz e reflete a mesma cor de luz, portanto, objetos brancos têm uma refletividade maior. Quando tinta branca é usada para pintar o telhado, ela pode refletir em grande parte o calor radiante do sol, reduzindo efetivamente a transferência de calor por radiação e a transferência de calor por convecção.

De acordo com um estudo da Geophysical Research Letters em 2010, se os telhados das casas na cidade forem pintados com tinta branca ideal, a simulação computacional descobriu que isso pode reduzir o efeito de ilha de calor em 33%, reduzir o impacto global temperatura da cidade em 0,4 graus e reduzir significativamente a temperatura interna, reduzindo assim a taxa de uso de aparelhos de ar condicionado e atingindo o objetivo de conservação de energia e redução de emissões.

 

Microestrutura do revestimento compósito de sulfato de bário-ácido acrílico com concentração volumétrica de 60%

 

A refletividade da tinta desenvolvida pela Purdue University é muito maior do que a da tinta comercial comum, o que significa que tem um melhor efeito de resfriamento. Os pesquisadores usaram um dispositivo de detecção de temperatura de alta precisão por termopar para testar o desempenho de resfriamento da tinta em ambientes externos. No experimento de demonstração, essa tinta pode ser usada em diversos ambientes. À noite, pode tornar a superfície pintada 11 graus mais baixa do que a temperatura ambiente, e sob a luz solar forte ao meio-dia, também pode resfriar a superfície até 5 graus mais baixa do que o ambiente circundante. Em experimentos posteriores, os pesquisadores descobriram que mesmo no ambiente frio do inverno (a temperatura do teste foi de cerca de 6 graus), ainda poderia reduzir a superfície da amostra em 10 graus, o que provou que a tinta tem excelente desempenho de resfriamento reflexivo.

 

Os pesquisadores da Purdue University, Xiulin Ruan e Joseph Peoples, usam uma câmera infravermelha para comparar o desempenho de resfriamento de amostras de tinta branca em um telhado.

 

Na verdade, esse novo tipo de tinta ultrabranca surgiu originalmente de um capricho da equipe de pesquisa. Originalmente, eles queriam usar tinta ultra-branca para substituir os condicionadores de ar tradicionais para refrigeração doméstica. Depois disso, eles fizeram muitas melhorias com base na tinta de resfriamento por radiação desenvolvida na década de 1970 e conduziram mais de seis anos de pesquisas e experimentos de proporção. Para a seleção do material base da tinta, inicialmente consideraram mais de 100 materiais diferentes. Depois de muitos experimentos, eles gradualmente reduziram o intervalo para 10. Depois disso, realizaram testes cruzados de 50 fórmulas diferentes para cada um desses 10 grupos de materiais.

 

Eles inicialmente obtiveram uma tinta branca à base de carbonato de cálcio, mas o carbonato de cálcio pode reagir em condições climáticas extremas, como chuva ácida, e causar a deterioração da tinta, então eles lançaram uma tinta à base de sulfato de bário e otimizaram especificamente a estabilidade da tinta para aplicações complexas. ambientes externos e, finalmente, selecionou uma fórmula de tinta composta de sulfato de bário-ácido acrílico com concentração de volume de 60%. Isso também mostra que o carbonato de cálcio não é tão bom quanto o sulfato de bário na resistência a ácidos e álcalis.

 

O professor Xiulin Ruan disse que o novo tipo de tinta que inventaram é superior a outras tintas brancas comerciais utilizadas atualmente em termos de refletividade, desempenho de resfriamento e estabilidade. Ao mesmo tempo, seu processo de fabricação é compatível com os processos comuns de pintura comercial e o custo é controlável. Portanto, esta tinta tem amplas perspectivas de aplicação na redução dos custos de refrigeração de espaços, no combate aos efeitos das ilhas urbanas e no alívio do aquecimento global no futuro. Numa entrevista à BBC, ele também disse: “Fizemos um cálculo muito aproximado de que apenas 1% da superfície da Terra (talvez algumas rochas em áreas desabitadas) precisa ser revestida com esta tinta para desempenhar um papel no combate às alterações climáticas. até certo ponto."

 

Preste atenção ao sulfato de bário precipitado da Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.

tem a capacidade de produzir vários produtos de sulfato de bário precipitado com tamanho médio de partícula de 30 nanômetros a 10 mícrons, com foco no fornecimento de produtos e serviços personalizados. Vale ressaltar que podemos realizar diversos tratamentos superficiais nos produtos de acordo com a necessidade do cliente.

 

Com base na pesquisa da equipe do professor Xiulin Ruan, o sulfato de bário cria a tinta mais branca do mundo, o que mostra que o sulfato de bário precipitado da Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. O sulfato de bário possui alta brancura e resistência a ácidos e álcalis. É produzido pela combinação de pós de diferentes tamanhos de partículas, o que pode fazer com que o revestimento tenha o maior espalhamento espectral e ajude a obter a maior refletividade. É chamado de revestimento reflexivo de calor.

 

Os engenheiros da Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. também disseram que, ao adicionar altas concentrações de sulfato de bário e combinações de diferentes tamanhos de partículas de sulfato de bário para reduzir as lacunas entre as partículas e melhorar a reflexão, mais pode ser adicionado devido ao baixo valor de absorção de óleo de sulfato de bário. Nosso sulfato de bário precipitado tem uma distribuição estreita de tamanho de partícula e partículas mais uniformes. O efeito será melhor através da combinação de diferentes tamanhos de partículas. Nosso Sulfato de Bário Ultra Branco é muito popular em revestimentos que exigem alto brilho, e o Sulfato de Bário Extinction também tem suas características exclusivas em revestimentos foscos e semifoscos.

 

 

A equipe do professor Xiulin Ruan obteve grandes conquistas não apenas em revestimentos arquitetônicos, mas também em tintas spray para carros, aviões e naves espaciais. O sulfato de bário pode aumentar o conteúdo de sólidos e reduzir VOC, o que pode ajudar a reduzir o consumo de ar condicionado e, como esses sistemas de ar condicionado consomem combustível, também pode ajudar a economizar gasolina. Em aplicações de revestimento, a adição de sulfato de bário precipitado, um material funcional, pode combater o aquecimento global, mantendo a superfície suficientemente fria para reduzir a necessidade de ar condicionado interno.