Wissenschaftler haben die weißeste weiße Farbe entwickelt, die jemals hergestellt wurde – so reflektierend, dass sie Oberflächen kühlen kann

Diese ultraweiße Farbe ist buchstäblich die coolste.

Sarah Cascone, 19. Juli 2023

Im Jahr 2020 entwickelten Wissenschaftler der Purdue University eine neue superweiße Acrylfarbe, die 95,5 Prozent des Sonnenlichts reflektiert. Seitdem haben sie es noch weißer gemacht, mit einer neuen Formel, die die Sonnenlichtreflexion auf 98,1 Prozent erhöht hat, was den Rekord für die weißeste Farbe im Guinness-Buch der Rekorde aufstellt.

„Wir haben nicht wirklich versucht, die weißeste Farbe der Welt zu entwickeln“, sagte Xiulin Ruan, ein Purdue-Professor für Maschinenbau, der die Forschung leitete, gegenüber der New York Times. „Wir wollten beim Klimawandel helfen, und jetzt ist es eher eine Krise und wird immer schlimmer. Wir wollten sehen, ob es möglich ist, Energie zu sparen und gleichzeitig die Erde abzukühlen.“

Mit bloßem Auge ist es möglicherweise nicht erkennbar, dass Sie das weißeste Weiß vor sich haben. Da die Farbe das Sonnenlicht streut, während sie es reflektiert, entsteht keine Blendwirkung. Aber während Ultraweiß den Farbtönen ähnelt, die Sie möglicherweise bei Home Depot kaufen, ist die neu entwickelte Farbe als Kühlmittel weitaus wirksamer als ihre lichtabsorbierenden Gegenstücke.

Was bedeutet das in der Praxis? Die ultraweiße Farbe von Purdue sorgt dafür, dass sich Oberflächen auch bei sengender Hitze kühl anfühlen. Verglichen mit der Lufttemperatur am Nachmittag kann eine mit dem weißesten Weiß gestrichene Oberfläche acht Grad Fahrenheit kühler sein. Nachts ist der Unterschied mit bis zu 19 Grad noch deutlicher.

Die Purdue-Forscher Xiulin Ruan (links) und Joseph Peoples vergleichen die Kühlleistung weißer Farbproben auf einem Dach. Foto von Jared Pike/Purdue University.

Das Anstreichen von Gebäuden in strahlendem Weiß könnte dazu beitragen, den städtischen Wärmeinseleffekt auszugleichen, der dadurch entsteht, dass die meisten von Menschenhand geschaffenen Gebäude mehr Wärme absorbieren als natürliche Landschaften und so zu einem Temperaturanstieg führen.

Das Purdue-Team entwickelte seine erste ultraweiße Farbe mit Kalziumkarbonatpartikeln. Die neue Version – das Ergebnis von sechs Jahren Forschung und Tests von mehr als 100 verschiedenen Materialien – wird aus Bariumsulfat hergestellt. (Vantablack, das vielgepriesene „schwärzeste Schwarz“, das 99,965 Prozent des Lichts absorbiert, besteht aus Kohlenstoffnanoröhren, ebenso wie ein noch schwärzeres Schwarz, das von MIT-Wissenschaftlern mit dem Künstler Diemut Strebe entwickelt wurde und 99,995 Prozent des Lichts einfängt.)

„Wir haben herausgefunden, dass man mit Bariumsulfat theoretisch Dinge wirklich, wirklich reflektierend machen kann, was bedeutet, dass sie wirklich, wirklich weiß sind“, sagte Xiangyu Li, der Student in Ruans Labor war, in einer Erklärung und wies darauf hin, dass eine höhere Wirkung erzielt werde Die Konzentration von Bariumsulfatpartikeln erhöht das Reflexionsvermögen, aber eine zu große Zugabe führt dazu, dass die Farbe anfällig für Risse wird.

Eine ultraweiße Farbprobe im Infrarotlicht. Das dunkelviolette Quadrat, auf dem die Farbe aufgetragen wurde, ist kälter als die Umgebungstemperatur. Foto von Joseph Peoples mit freundlicher Genehmigung der Purdue University.

In heißen Klimazonen wird seit langem weiße Farbe auf Dächern und Gebäudefassaden verwendet, um die Häuser kühl zu halten. Da herkömmliche Farben jedoch nur 80 bis 90 Prozent des Sonnenlichts reflektieren, steigt die Hitze weiter an.

Mit diesem weißesten Weiß scheint es fast so, als hätte Ruan eine Klimaanlage geschaffen, die ohne Energie arbeitet – und ohne den Nachteil, dass sie Wärme nach außen abgibt, selbst wenn die Klimaanlage die Innenräume kühlt. Der Klimatisierungsbedarf eines mit Bariumsulfatfarbe beschichteten Gebäudes wird voraussichtlich um bis zu 40 Prozent sinken.

Während die weißeste weiße Farbe ein wirksamer Reflektor ist, bräuchte man eine große Menge davon, um einen spürbaren Einfluss auf die Erdtemperatur zu haben.

Xiulin Ruan, Professor für Maschinenbau an der Purdue University, mit der weißesten weißen Farbe. Foto von John Underwood, mit freundlicher Genehmigung der Purdue University.

Im Jahr 2019 ergab eine Studie in der Zeitschrift Joule, dass man ein bis zwei Prozent der Erdoberfläche mit einem reflektierenden Material wie der weißesten weißen Farbe bedecken müsste, um den Anstieg der globalen Temperaturen zu stoppen. Das ist etwas mehr als die Hälfte der Fläche der Sahara.

Purdue entwickelte das weißeste Weiß für den Einsatz auf Dächern, doch das Interesse an der Farbe war groß.

„Ich wurde von allen kontaktiert, von Raumfahrzeugherstellern über Architekten bis hin zu Unternehmen, die Kleidung und Schuhe herstellen“, sagte Ruan in einer Erklärung. „Sie hatten hauptsächlich zwei Fragen: Wo kann ich es kaufen und kann man es dünner machen?“

Bisher war für die weißeste Farbe der Welt eine 0,4 Millimeter dicke Schicht erforderlich, um eine Strahlungskühlung unterhalb der Umgebungstemperatur zu erreichen. Eine neue, dünnere und leichtere Formulierung kann mit einer Dicke von nur 0,15 Millimetern genauso gut funktionieren. Foto von Andrea Felicelli, mit freundlicher Genehmigung der Purdue University.

Als Reaktion darauf optimierte Ruans Team die Formel, um eine leichtere Version für Autos zu entwickeln.

Eine kommerzielle Version von Whitest White wird frühestens in einem Jahr erhältlich sein. In der Zwischenzeit arbeitet Ruans Labor mit einem noch nicht bekannt gegebenen Farbhersteller zusammen, um die Farbe haltbarer und schmutzabweisender zu machen und andere Farben zu entwickeln, die Ultraweiß als Basis verwenden und so auch deren Reflexionseigenschaften verbessern .

Aktie

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