Группа ученых из Колумбийского университета создала новый вид краски на основе полимера, которой можно покрывать практически любую поверхность, понижая ее температуру на 6°C по сравнению с окружающим воздухом. Использование этой технологии позволит значительно сократить затраты на охлаждение зданий.
Обычные белые краски отражают примерно 80 % падающего на них солнечного света в видимом диапазоне, но они все-таки поглощают как ультрафиолетовое, так и ближнее инфракрасное излучение. В последние годы ученые разработали ряд материалов, позволяющих хотя бы частично исправить такую ситуацию. Например, в 2014 году ученые из Стэнфордского университета создали высокоотражающее покрытие из чередующихся слоев диоксида кремния и диоксида гафния, которое позволяло поверхности оставаться на 5°C более прохладной, чем окружающий воздух. В прошлом году был создан полимерный материал с крошечными стеклянными бусинами, охлаждающий поверхность на целых 10°C. Но все эти разработки можно применить в новом строительстве и трудно использовать для покрытия уже существующих построек.
Этого недостатка лишена «пассивная охлаждающая краска», над которой работал коллектив под руководством Юань Яна и Наньфана Ю на отделении прикладной физики и математики Колумбийского университета. Они экспериментировали над созданием высокоотражающего материала путем добавление пустот в слой пластмассы. Один из их сотрудников, Джйотирмой Мандал, обнаружил простой способ создания подобной текстуры. Он наблюдал за отвердением давно известного полимера полидиметилсилоксана во время превращения его из жидкости в твердую пленку. При определенных условиях эта пленка из прозрачной становилась белой. Изучив ее под микроскопом ученый обнаружил, что в пленке массив взаимосвязанных воздушных пустот. Как снег из-за заполненных воздухом полостей выглядит белым, хотя состоит из прозрачного льда, так и в полимерной пленке за их счет сильно увеличивается отражающая способность.
Затем исследователи подобрали оптимальный материал для «охлаждающей краски». Им оказался другой полимер, носящий коммерческое название PVDF-HFP. При создании краски его растворяют в ацетоне с небольшим количеством воды. После нанесения краски на поверхность ацетон быстро испаряется, а полимер отделяется от воды так, что в пленке создается сеть водяных капелек. Затем испаряется и вода, оставляя после себя полости. Высохшая краска отражает до 99,6% света, включая ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны.
Исследование опубликовано в журнале Science.
