08
Sep
2022

สีขาวพิเศษนี้อาจมาแทนที่เครื่องปรับอากาศสักวันหนึ่ง

พัฒนาโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Purdue สีสะท้อนแสง 98.1 เปอร์เซ็นต์ของแสงแดด

การทาสีใหม่เป็นวิธีที่ง่ายในการทำให้บ้านของคุณดูสดชื่นขึ้น ในไม่ช้าก็อาจช่วยให้บ้านของคุณเย็นลง

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Purdue ได้พัฒนาสีขาวพิเศษแบบใหม่ที่สะท้อนแสงอาทิตย์ได้ 98.1 เปอร์เซ็นต์ และสามารถรักษาพื้นผิวให้เย็นกว่าสภาพแวดล้อมโดยรอบได้ถึง 19 องศาฟาเรนไฮต์ สีใหม่นี้อาจพร้อมจำหน่ายในปีหน้าหรือสองปีหน้า สักวันหนึ่งอาจช่วยต่อสู้กับภาวะโลกร้อนและลดการพึ่งพาเครื่องปรับอากาศของเรา

ทีมนักวิทยาศาสตร์ในแผนกวิศวกรรมเครื่องกลของ Purdue เพิ่งเผยแพร่ผลการวิจัยเกี่ยวกับสีของพวกเขา ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากศูนย์วิจัยเทคโนโลยีทำความเย็นของมหาวิทยาลัยและสำนักงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของกองทัพอากาศ ในวารสารACS Applied Materials & Interfaces

Xiulin Ruanศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกล Purdue และหนึ่งในผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า “สีของเราดูดซับแสงแดดได้เพียง 1.9 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่สีเชิงพาณิชย์ดูดซับแสงแดดได้ 10 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์”

สีดังกล่าวได้รับการปรับปรุงอย่างเห็นได้ชัดจากสีที่ต้านทานความร้อนในท้องตลาดในปัจจุบัน เมื่อโดนแสงแดด พื้นผิวที่ปกคลุมด้วยสีขาวที่มีอยู่ในปัจจุบันจะอุ่นขึ้นไม่เย็นลง อย่างดีที่สุด สีที่ต้านความร้อนเหล่านี้สามารถสะท้อนแสง 80 ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ของแสงแดดได้ Ruan กล่าว

สีขาวอัลตร้าไวท์ใหม่ ซึ่งนักวิจัยกล่าวว่าเป็นสีที่เจ๋งที่สุดเป็นประวัติการณ์ สะท้อนแสงอาทิตย์เกือบทั้งหมด และส่งความร้อนอินฟราเรดออกจากพื้นผิว โดยให้พลังงานความเย็นเฉลี่ย 113 วัตต์ต่อตารางเมตร หากทาสีบนหลังคาบ้านขนาด 1,000 ตารางฟุต นั่นแปลว่ากำลังทำความเย็น 10 กิโลวัตต์ ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องปรับอากาศส่วนกลางในที่พักอาศัยส่วนใหญ่ Ruan กล่าว

ในการทดสอบที่ดำเนินการในช่วงกลางวันที่มีแดดจ้า บนหลังคาอาคารวิทยาเขตในเวสต์ ลาฟาแยตต์ รัฐอินเดียนา สีดังกล่าวช่วยให้พื้นผิวภายนอกอาคารเย็นกว่าอุณหภูมิโดยรอบถึง 8 องศา ในตอนกลางคืน สีจะรักษาพื้นผิวให้เย็นกว่าสภาพแวดล้อมโดยรอบ 19 องศา

“สีของเราสูญเสียความร้อนจากการปล่อยมันเอง มันปล่อยความร้อนออกสู่ห้วงอวกาศ” Ruan กล่าว “ด้วยการดูดซับเพียงเล็กน้อยจากดวงอาทิตย์ สีของเราสูญเสียความร้อนมากกว่าที่จะดูดซับ มันน่าตื่นเต้นมากสำหรับเรา ภายใต้ดวงอาทิตย์ อุณหภูมิจะเย็นลงจนต่ำกว่าอุณหภูมิแวดล้อม ซึ่งทำได้ยาก”

สีขาวที่ปฏิเสธความร้อนในท้องตลาดตอนนี้มักทำด้วยไททาเนียมไดออกไซด์ซึ่งสะท้อนความยาวคลื่นบางอย่างของแสงแดด ส่วนใหญ่เป็นแสงที่มองเห็นได้และความยาวคลื่นใกล้อินฟราเรด แต่จะดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ทำให้พื้นผิวร้อนขึ้น Ruan กล่าว .

“สีขาวในเชิงพาณิชย์จะเย็นกว่าสีอื่นๆ ที่มีสีเข้มกว่า แต่ก็ยังอุ่นกว่าอุณหภูมิโดยรอบหรืออุณหภูมิโดยรอบ” Ruan กล่าว

สีที่มีอยู่เหล่านี้ดีกว่าไม่มีอะไรเลย แต่นักวิจัยต้องการทดลองกับวัสดุที่สามารถสะท้อนรังสี UV ของดวงอาทิตย์แทนที่จะดูดซับ พวกเขาทดสอบวัสดุต่างๆ มากกว่า 100 ชนิดในช่วง 7 ปีที่ผ่านมา และในที่สุดก็ลดการเลือกเป็นแบเรียมซัลเฟต ซึ่งเป็นสารประกอบสะท้อนแสง UV ที่เป็นที่รู้จักซึ่งถูกใช้ในเครื่องสำอาง กระดาษภาพถ่ายสะท้อนแสง สีน้ำมัน การตรวจเอ็กซ์เรย์ และการใช้งานอื่นๆ . (ระหว่างทาง พวกเขายังพัฒนาสีขาวพิเศษรุ่นก่อนหน้าซึ่งทำจากแคลเซียมคาร์บอเนตซึ่งสะท้อนแสงอาทิตย์ได้ 95.5 เปอร์เซ็นต์)

แม้ว่าแบเรียมซัลเฟตเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี นักวิจัยยังได้ดำเนินการสองขั้นตอนใหม่เพื่อเพิ่มความสามารถของสีในการสะท้อนแสงและปล่อยความร้อน: พวกเขาใช้อนุภาคแบเรียมซัลเฟตที่มีความเข้มข้นสูง—60 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับ 10 เปอร์เซ็นต์ทั่วไปในสีปัจจุบัน— และได้รวมเอาอนุภาคขนาดต่างๆ เข้าไว้ด้วยกัน

“เราพบว่าถ้าคุณใส่ขนาดอนุภาคที่แตกต่างกันในสีของคุณ ขนาดอนุภาคแต่ละขนาดสามารถกระจายและสะท้อนความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน และเมื่อรวมกันแล้ว ก็จะสะท้อนความยาวคลื่นทั้งหมดในแสงแดด” Ruan กล่าว

ประโยชน์ที่เป็นไปได้ของสีขาวพิเศษคือสองเท่า โดยการรักษาพื้นผิวให้เย็นและลดการใช้เครื่องปรับอากาศ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะใช้พลังงานจากไฟฟ้า สีอาจช่วยลดการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลได้ ยิ่งไปกว่านั้น เครื่องปรับอากาศมักจะทำงานโดยการขจัดความร้อนออกจากพื้นที่ในอาคารและผลักออกไปสู่ภายนอก ซึ่งเป็นวิธีที่เรียกว่าการพาความร้อน การถ่ายเทความร้อนร่วมกับสาเหตุอื่นๆ อาจส่งผลต่อเกาะความร้อนในเมืองซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อเมืองร้อนกว่าพื้นที่โดยรอบ ทำให้ต้องใช้เครื่องปรับอากาศมากขึ้น ในทางกลับกัน สีขาวพิเศษใช้การแผ่รังสีเพื่อถ่ายเทความร้อน โดยส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทหนึ่งที่สามารถผ่านชั้นบรรยากาศและไปสู่ห้วงอวกาศได้

“เครื่องปรับอากาศสามารถทำให้บ้านของคุณเย็นลงได้ แต่มันย้ายความร้อนจากภายในบ้านไปสู่ภายนอก—ความร้อนยังคงอยู่ในเมือง ยังคงอยู่บนโลก ในอากาศของเรา” Ruan กล่าว “ดังนั้น แม้ว่าคุณจะไม่สนใจเกี่ยวกับค่าไฟฟ้าที่คุณจ่ายไป แต่มันก็จะทำให้โลกอุ่นขึ้นอยู่ดี สีของเราไม่ใช้พลังงานใด ๆ แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือส่งความร้อนไปยังอวกาศ ความร้อนไม่ได้อยู่บนโลก จึงช่วยให้โลกเย็นลงได้จริงๆ และสามารถหยุดกระแสความร้อนได้”

การใช้แบบจำลองทางสถิติ นักวิจัยคาดการณ์ว่าสีขาวพิเศษของพวกเขาสามารถลดการใช้เครื่องปรับอากาศได้มากถึง 70 เปอร์เซ็นต์ในเมืองที่ร้อน เช่น รีโน เนวาดา และฟีนิกซ์ แอริโซนา ในแบบจำลองที่ค่อนข้างสุดโต่ง พวกเขายังพบว่าครอบคลุม 0.5 ถึง 1 เปอร์เซ็นต์ของพื้นผิวโลก ไม่ว่าจะเป็นอาคาร ถนน ที่ดินที่ไม่ได้ใช้ เกือบทุกอย่าง ด้วยสีขาวพิเศษก็เพียงพอแล้วที่จะหยุดแนวโน้มภาวะโลกร้อน

Ruan กล่าวว่า “เป็นพื้นที่จำนวนมาก แต่ถ้าวันหนึ่งเราจำเป็นต้องใช้แนวทางนี้เพื่อช่วยพลิกแนวโน้มภาวะโลกร้อน

นักวิจัยได้ยื่นขอสิทธิบัตรและพวกเขากำลังทำการทดสอบเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจความทนทานในระยะยาวและความน่าเชื่อถือของสีเมื่ออยู่กลางแจ้ง ขณะที่พวกเขากำลังพยายามทำให้สีพร้อมใช้งานสำหรับผู้บริโภค พวกเขายังไม่ได้กำหนดราคาที่แน่นอนสำหรับสี แต่ Ruan กล่าวว่าเขาคาดว่าสีจะคล้ายกับสีในตลาดตอนนี้ – ประมาณ 30 ถึง 40 เหรียญต่อแกลลอน

ในระหว่างนี้ เป็นเรื่องง่ายสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านการสร้างอย่างยั่งยืนในการมองเห็นผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นในอนาคตจากการประดิษฐ์นี้

“เมื่อฉันได้ยินเกี่ยวกับเรื่องนี้ครั้งแรก ฉันคิดว่า ‘ว้าว สามารถใช้ได้กับสภาพเมืองต่างๆ มากมายทั้งในสหรัฐอเมริกาและต่างประเทศ’” เอลิซาเบธ ธอมป์สันรองประธานสภาอาคารสีเขียวแห่งสหรัฐอเมริกากล่าว “ศักยภาพนั้นแข็งแกร่งและน่าสนใจมาก จะเป็นการดีที่จะเห็นว่าสิ่งนี้มีวิวัฒนาการอย่างไรและนักวิจัยสามารถพัฒนาแอพพลิเคชั่นได้อย่างไร”

สภาอาคารสีเขียวแห่งสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นองค์กรไม่แสวงหาผลกำไรที่พัฒนาระบบการให้คะแนนความเป็นผู้นำด้านการออกแบบพลังงานและสิ่งแวดล้อม (LEED) สำหรับอาคารที่ยั่งยืน ให้เครดิตการลดเกาะความร้อนสำหรับอาคารที่ทำงานในระดับการรับรอง LEED

วิธีหนึ่งที่อาคารจะได้รับเครดิตคือการใช้วัสดุหรืออุปกรณ์ที่มีการสะท้อนแสงอาทิตย์เริ่มต้นที่ 33 เปอร์เซ็นต์เมื่อติดตั้งหรือ 28 เปอร์เซ็นต์ในระยะเวลาสามปี Thompson กล่าว ด้วยการสะท้อนแสงอาทิตย์ 98.1 เปอร์เซ็นต์ของสีขาวพิเศษ มันเกินความต้องการเหล่านั้นมาก

“นี่เป็นเพียงสนามเบสบอลที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งน่าตื่นเต้นมาก” ธอมป์สันกล่าว “มันเป็นความหวัง นี่คือสิ่งที่เราทุกคนหวังว่านักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยจะช่วยให้เราค้นพบ โอกาสที่เราไม่รู้ว่ามีอยู่สำหรับการใช้ชีวิตอย่างยั่งยืนมากขึ้น”

หน้าแรก

Share

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published.