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科学者は、太陽光の最大98.1%を反射する世界で最も白いペイントを作成します

米国エンジニアは、「これまでで最も白い塗料」を作成したと主張しています。これは、地球温暖化への取り組みに役立つと彼らは言います。


インディアナ州のパデュー大学で開発された超白色コーティングは、最大98.1%の太陽光を反射し、赤外線熱を放出します。


現在、熱を排除するように設計された市場の塗料は、太陽光の80〜90パーセントのどこかでしか反射しません。


新しい塗料でコーティングされた暑い気候の建物は、より効率的に涼しく保たれ、空調技術の必要性を減らします。


塗料は、悪天候の中で常に稼働し続けるために必要な電力を削減する環境に優しい方法を提供する可能性があります。



パデュー大学の機械工学教授であるXiulinRuanは、彼の研究室の「記録上最も白いペンキ」のサンプルを保持しています。


昨年10月、パデュー大学のチームは、太陽光の95.5%を反射する白いペンキを発表しましたが、98.1%で、この新しいバージョンはさらに効果的です。

昨年の「最も白い絵の具」は、岩や貝殻によく見られる地球に豊富な化合物である炭酸カルシウムで作られた配合でした。


しかし、この新しいバージョンは、硫酸バリウムと呼ばれる化合物を使用しています。


「この塗料を使用して約1,000平方フィートの屋根領域を覆うとすると、10キロワットの冷却能力が得られると推定されます」とパデュー大学の機械工学教授であるXiulinRuan氏は述べています。


「これは、ほとんどの住宅で使用されているセントラルエアコンよりも強力です。」


ジャーナルACSApplied Materials&Interfacesに詳述されている、Purdueの白いペンキによって設定された新しい記録は、6年間の研究の結果です。


このプロジェクトは、1970年代にさかのぼって、従来のエアコンの実現可能な代替品として放射冷却塗料を開発する試みに基づいています。

Ruanの研究室では、100を超えるさまざまな材料を検討し、それらを10に絞り込み、各材料について約50の異なる配合をテストしました。


研究者たちは、市販の塗料と同様に、硫酸バリウムベースの塗料が屋外条件を処理できる可能性があることを研究で示しました。

2つの特徴により、塗料は非常に白くなります。1つは、写真用紙や化粧品を白くするためにも使用される、非常に高濃度の硫酸バリウムです。


マサチューセッツ工科大学(MIT)のポスドク研究員でこのプロジェクトにも携わったXiangyu Li氏は、次のように述べています。

「硫酸バリウムを使用すると、理論的には本当に、本当に反射するものを作ることができることがわかりました。つまり、それらは本当に、本当に白いということです。」

2番目の特徴は、硫酸バリウム粒子が塗料内ですべて異なるサイズであるということです。


各粒子が光を散乱する量はそのサイズに依存するため、粒子サイズの範囲が広いと、ペイントは太陽からの光スペクトルをより多く散乱することができます。

「サイズも異なる高濃度の粒子は、塗料に最も広いスペクトル散乱を与え、最高の反射率に貢献します」と、同じくパデュー大学のジョセフ・ピープルズは述べています。


研究者が塗料を作成するために使用した技術は、市販の塗料製造プロセスとも互換性があります。

研究者によると、反射率は98.1%で、塗料を白くする余地はほんの少ししかありませんが、最終製品を損なうことなく、それほど多くはありません。

「粒子濃度が高いほど白いものを作るのに適していますが、濃度を上げすぎることはできません」とLi氏は述べています。

'「濃度が高いほど、塗料が壊れたり剥がれたりしやすくなります。」

研究者たちは、この白がこれまでに開発された最も黒い黒のいくつかに最も近いかもしれないと信じています。


Surrey NanoSystemsによって開発されたVantablackと呼ばれる製品は、可視光の最大99.965パーセントを吸収します。


しかし、2019年に、VantablackはMITのチームによって改善され、MITのチームはこれを99.995パーセントの吸収率に押し上げました。


MITは、その黒さを証明するために、脊椎タップに値する物質で160万ポンドのダイヤモンドを覆いましたが、すぐに消えたように見えました。


MITの材料は、塩素でエッチングされたアルミホイルの表面に成長した、垂直に整列したカーボンナノチューブ(微細な炭素フィラメント)から作られました。


黒い物体はすべての波長の光を吸収して熱に変換するため、物体は暖かくなります。


白い物体はすべての波長の光を反射するため、光は熱に変換されず、物体の温度は著しく上昇しません。


光の波長(色)が異なれば、エネルギー量も異なります。紫の光は赤の光よりもエネルギーがあります。


紫色の光を吸収する物体と同じ数の赤色光の光子(光の粒子)を吸収する物体を比較すると、紫色の光を吸収する物体は、赤色光を吸収する物体よりも多くの熱を吸収します。


吸収される熱の量は、オブジェクトの明るさや暗さにも影響されます。


特定の色の暗いオブジェクトは、同じ色の明るいオブジェクトよりも多くのフォトンを吸収するため、より多くの熱を吸収して暖かくなります。


Source: UC Santa Barbara

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