Küresel Isınmayı Durdurabilecek Boya
Purdue Üniversitesi Mühendisleri küresel ısınmayı durdurmak için ultra beyaz bir boya üretti. Araştırmacılar, binaların bu boya ile kaplanmasıyla onların iklimlendirme ihtiyacını azaltacak kadar soğutabileceğini söylediler.
Kasım ayında ekip, bildiğimiz beyaz renkli boyaların, en beyazının bile beyazlık sınırlarını zorlayan ultra beyaz bir boya ürettiler ve şimdi de onu geliştirmektedirler. Bu yeni boya sadece yüzeyleri beyaz tutmamaktadır, onları önceden belirlenen soğukluk düzeylerinden daha da soğuk tutmaktadır.
Purdue Üniversitesi Makine Mühendisliği profesörü Xiulin Ruan, “Bu boyayla yaklaşık 1000 metre kare fitteki alanı kaplarsanız, 10 kilovattan fazla soğuma gücüne sahip olabileceğinizi düşünüyoruz. Bu, genelde evlerde kullanılan merkezi klimalardan çok daha fazla bir güçtür.” demiştir.
Araştırmacılar, bu beyaz boyanın görünür ışığı %99,9 absorbe edebilen vantablack olarak adlandırılan simsiyah bir renge yakın olduğuna inanmaktadırlar. Çünkü bu yeni beyaz boya, güneş ışınlarını %95,5 düzeylerinde yansıtan en beyaz boyanın aksine ışınların %98,1’ini yansıtmaktadır ve aynı zamanda yüzeyden kızılötesi ısıyı uzaklaştırmaktadır.
Tipik ticari beyaz boyalar soğutmak yerine ısıtır. Marketlerdeki boyalar güneş ışığının sadece %80-%90’ını yansıtır ve yüzeyi çevresine göre daha da soğuk hale getirmez.
Ekibin boyanın nasıl çalıştığını gösteren araştırma raporu, ACS Applied Materials & Interfaces dergisinin kapağı olarak 15 Nisan Perşembe günü yayınlandı.
Beyaz boyanın bu kadar beyaz olmasını sağlayan ne?
İki özellik bu boyanın bu kadar beyaz olmasını sağlamaktadır. Bunlardan biri, boyada baryum sülfat olarak da bilinen, aynı zamanda fotoğraf kâğıdı ve kozmetikte beyaz rengi sağlamak için kullanılan, kimyasal bileşiğinin konsantrasyonunun fazla olması. Ruan’ın laboratuvarında Purdue Üniversitesi doktora öğrencisi olarak bu proje üzerinde çalışmış, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacısı olan Xiangyu Li, “Çeşitli ticari ürünlere, özellikle beyaz olan her şeye baktık. Bu boyutta beyazlık için ve ışınları ciddi derecede yansıtma için baryum sülfatın kullanıldığını fark ettik.”
İkinci özellik ise, baryum sülfat partiküllerinin boyada farklı boyutlarda olması. Her partikül boyutuna göre ışık saçar. Bir partikülün boyutu ne kadar büyükse güneşten gelen ışını da o kadar fazla saçar. Makine mühendisliği doktora öğrencisi Joseph Peoples, “Konsantrasyonu fazla olan ve aynı zamanda boyutları farklı olan partiküller, boyaya en geniş spektral saçılmayı verir ve bu da en yüksek yansıma oranına katkıda bulunur.” demiştir.
Li, “Partiküllerin fazla olması boyayı daha beyaz hale getirirken konsantrasyonunu daha da arttırmaz. Konsantrasyonun fazla olması boyanın soyulması ya da koparılmasını kolaylaştırır.” demiştir.
Beyaz Boya Nasıl Bu Kadar Soğuma Sağlayabilmektedir?
Boyayı beyazlatan unsurlar aynı zamanda boyayı soğuabilmektedirler. Araştırmacılar, ısıl çifti adı verilen yüksek hassasiyetli sıcaklık okuma ekipmanını kullanarak, boyanın yüzeyleri gece ortamlarından 19 derece Fahrenhayt daha soğuk tutabildiğini açık havada gösterdiler. Boya öğlen saatleri boyunca ki Güneş ışıklarının altında bile yüzeyi 8 derece Fahrenhayt düzeyinde tutabilmektedir.
Boyanın kışın ortasında bile Güneş’e ışınları geri yansıtması çok iyi düzeydedir. Ortamın 43 derece fahrenhaytta olduğu açık hava testleri süresince dahi sıcaklığı 18 derece fahrenhayta kadar düşürebilmiştir. Bu beyaz boya, geleneksel klimalara uygun bir alternatif olarak radyoaktif soğutma boyası geliştirmek için 1970’lere uzanan girişimler üzerine yapılan altı yıllık araştırma çalışmalarının sonucudur.
Ruan’ın laboratuvarı 100’den fazla farklı materyali ele aldılar, bunları 10’a kadar indirdiler ve her bir materyal için 50 farklı formülasyonu test ettiler. Beyaz boyanın genellikle kayalarda ve deniz kabuğunda bulunan, ayrıca toprakta bol miktarda bulunan kalsiyum karbonatın bir formülasyonu olduğunu gördüler.
Araştırmacılar ticari boyalar gibi, baryum sülfatın yoğun olduğu boyaların da çevre koşullarının üstesinden gelebilme potansiyelinin olduğunu çalışmalarında gösterdiler. Araştırmacıların boyayı oluşturmak için kullandıkları teknik, ticari boya üretim süreciyle de uyumludur.
Bu boyanın formülasyonu için patent başvuruları Purdue Araştırma Vakfı Teknoloji Ticarileştirme Ofisi vasıtasıyla yapılmıştır. Bu araştırma, Purdue Üniversitesi Soğutma Teknolojileri Araştırma Merkezi ve Defense Üniversitesi Araştırma Enstrümantasyon Programı’nın vasıtasıyla Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi tarafından desteklenmiştir. Araştırma Purdue’nin FLEX Laboratuvarı, Ray W. Herrick Laboratuvarı ve Purdue’nin Keşif Parkı’nda Birck Nanoteknoloji Merkezi tarafından gerçekleştirilmiştir.
KAYNAK: sciencedaily.com
