مهندسو جامعة بوردو هم الفائزون في 2023 معرض جيزمودو للعلوم لصنع أكثر الدهانات بياضًا في العالم.
السؤال
هل يمكنك زيادة انعكاس الطلاء للحفاظ على برودة المباني قدر الإمكان – وتكييف هذا الطلاء لاستخدامه في أشياء مثل السيارات والطائرات التي تحتاج إلى مواد أخف وزنًا؟
النتائج
في عام 2021 ، أعلن فريق من المهندسين في جامعة بوردو أنهم صنعوا الطلاء الأكثر بياضًا في العالم ، والذي يمكنه أن يعكس أكثر من 98٪ من ضوء الشمس ويقلل بشكل كبير من الحاجة إلى تكييف الهواء في المباني. في العام الماضي ، ابتكروا نسخة أخف وزنًا يمكن استخدامها للطائرات والمركبات الفضائية والمركبات الأخرى ، والتي كانت لا تزال قادرة على عكس 97.9٪ من ضوء الشمس باستخدام طلاء رقيق للغاية.
لماذا فعلوا ذلك
قال Xiulin Ruan ، أستاذ الهندسة الميكانيكية في Purdue والباحث الرئيسي في المشروع: “في عام 2021 ، نشرنا طلاء كبريتات الباريوم ، والذي لا يزال الأكثر بياضًا على الإطلاق”. “هذا مناسب للمباني والبنية التحتية الثابتة الأخرى.”
قال جورج تشيو ، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة بيرديو ، والذي تركز أبحاثه على الطباعة الرقمية: “بالنسبة للمركبات الكبيرة مثل الطائرات التجارية ، فإن الطلاء ليس جزءًا ضئيلًا من وزنها”. “هناك بالفعل وفورات كبيرة في التكلفة مرتبطة بتخفيض الوزن. إذا تمكنت من تحقيق نفس الخاصية الحرارية للطلاء مع تقليل الوزن بنسبة 80٪ ، فهذا يمثل توفيرًا كبيرًا لشركة الطيران. ويترجم توفير الوزن إلى توفير الوقود ، وهذا يجعل نظام النقل أكثر استدامة أيضًا “.
قالت أندريا فيليسيلي ، طالبة دكتوراه في الهندسة الميكانيكية من جامعة بوردو والتي تركز أبحاثها على المواد المركبة النانوية: “أردنا أن ننظر في الأساليب التي يمكن أن تحسن الانعكاس مع تقليل وزن الطلاء أيضًا”.
“أردنا أن نرى كيف [platelet] قالت إيونا كاتسامبا ، وهي أيضًا طالبة دكتوراه في الهندسة الميكانيكية في جامعة بوردو ، والتي ركزت على نمذجة الفيزياء وراء الدهانات ، “يؤثر الشكل حقًا على أداء الطلاء”. “وجدنا أنه كان نوعًا ما محدودًا في الأدبيات ، فالناس يدرسون أشكال الجسيمات النانوية ويحصلون على الخصائص البصرية.”
لماذا هم الفائزون
اتخذ الفريق مفهومًا قديمًا – فكرة عكس الطلاء الأبيض لأشعة الشمس لتبريد المباني بشكل طبيعي – ودمجها مع تقنية النانو لإنشاء بعض من أكثر الدهانات بياضًا في العالم. تم صنع الطلاء الذي تم إنشاؤه في عام 2021 باستخدام تركيزات عالية من كبريتات الباريوم ، وهو مركب يحتوي على جزيئات مختلفة الحجم للمساعدة في تشتيت ضوء الشمس. بعد هذا النجاح ، تحول روان وزملاؤه إلى اكتشاف كيفية إنشاء نسخة أخف وزنًا. انتهى هذا الفريق بدمج نيتريد البورون السداسي ، والذي يستخدم في الغالب في مواد التشحيم وله شكل فريد من نوعه يقلل من كثافة المادة ، لتقليل سمك ووزن الطلاء والحفاظ على جميع خصائصه الانعكاسية تقريبًا. يمكن لمثل هذه الدهانات أن تبقي المباني والمركبات أكثر برودة من الدهانات البيضاء التقليدية في السوق ، مما يساعدنا على التكيف مع درجات الحرارة الأكثر سخونة دون استخدام الطاقة الزائدة للتبريد.
ماذا بعد
هناك العديد من التطبيقات المستقبلية المحتملة لهذا الطلاء ، والتي يقول روان إنهم يناقشون تسويقها. يعمل الفريق على ضمان قدرة دهاناتهم على مقاومة الأوساخ ، بالإضافة إلى استكشاف إنشاء طلاء بألوان أخرى لا يزال بإمكانها عكس كميات كبيرة من ضوء الشمس. يقول روان إنه مهتم باستخدام تقنية النانو لإنشاء طلاء يمكنه تغيير الألوان بناءً على المواسم ، لإبقاء المباني دافئة في الشتاء وباردة في الصيف.
الفريق
Xiulin Ruan ، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة بيرديو ؛ جورج تشيو ، أستاذ الهندسة الميكانيكية والعميد المساعد لبرامج الهندسة العالمية والشراكات ؛ إيوانا كاتسامبا ، طالبة دكتوراه في بيرديو ؛ وأندريا فيليسيلي ، طالبة دكتوراه في جامعة بيرديو.
اطلع على القائمة الكاملة للفائزين في Gizmodo Science Fair
اقرأ أكثر: إلى أي مدى يمكن أن يحصل الطلاء الأبيض على اللون الأبيض؟
اكتشاف المزيد من نص كم
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
