Barium sulfat menghasilkan cat paling putih di dunia

Xiulin Ruan, seorang profesor teknik mesin di Universitas Purdue, dan murid-muridnya telah menciptakan cat paling putih yang pernah tercatat

 

Profesor Xiulin Ruan dari Teknik Mesin di Universitas Purdue dan murid-muridnya pernah menciptakan cat paling putih yang pernah tercatat, yang kini telah dimasukkan dalam Guinness Book of World Records. Cat ultra-putih ini dapat memantulkan hingga 98,1% cahaya tampak, dan karena reflektifitasnya yang kuat, cat ini bahkan dapat memancarkan panas inframerah dari permukaan yang dicat, dan memiliki kinerja pendinginan radiasi yang sangat baik.

 

Xiulin Ruan memegang sampel cat paling putih yang pernah tercatat di laboratoriumnya

 

Putih adalah warna yang mengandung semua warna dalam spektrum. Ini adalah warna dengan kecerahan tertinggi yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari, dan juga merupakan warna khusus. Tidak dapat dicampur dengan warna lain. Ini adalah keberadaan yang paling mahal dan dihargai di kotak cat para mahasiswa seni. Cat ini juga relatif mahal di antara cat semprot mobil dan pelapis industri.

 

Ada banyak alasan untuk meningkatkan “nilai” warna putih. Ambil contoh cat putih yang biasa digunakan di industri. Dibandingkan cat lain, warnanya lebih jelas dipengaruhi oleh kotoran, sehingga proses pemurniannya akan lebih rumit. Pada saat yang sama, cat putih mudah teroksidasi dan berubah menjadi kuning. Jenis bahan apa yang harus dipilih dan bagaimana menstabilkan matriksnya juga merupakan kesulitan teknis.

 

Singkatnya, semakin putih catnya, semakin sulit pembuatannya. Namun para ilmuwan tidak pernah berhenti mengejar yang terbaik, sama seperti manusia telah menciptakan "Vanta Black" yang paling hitam, yang dapat menyerap 99,9% cahaya tampak. Sebaliknya, ada pria yang juga terobsesi mengejar warna putih tertinggi. Setelah lebih dari enam tahun kerja keras yang dilakukannya dan timnya, akhirnya ia berhasil melakukannya baru-baru ini. Dia adalah Profesor Ruan Xiulin dari Universitas Purdue di Amerika Serikat. Baru-baru ini, ia memimpin timnya untuk menciptakan cat putih paling putih dalam sejarah manusia. Cat ultra-putih ini dapat memantulkan hingga 98,1% cahaya tampak, sekaligus memancarkan panas inframerah dari permukaan yang dicat, dan memiliki kinerja pendinginan radiasi yang sangat baik.

 

Kamera inframerah menunjukkan bagaimana sampel cat putih paling putih (kotak ungu tua di tengah) sebenarnya mendinginkan papan di bawah suhu sekitar, sesuatu yang bahkan tidak dilakukan oleh cat komersial yang "menolak panas".

 

Sejak bergabung dengan Universitas Purdue pada tahun 2008, Profesor Xiulin Ruan telah berkomitmen pada penelitian di bidang teknik energi dan termofisika. Setelah baru-baru ini mempublikasikan hasil penelitian cat super putih, ia menerima wawancara dari banyak media dan berbicara tentang bagaimana jika cat ini diaplikasikan pada atap sekitar 1,000 inci persegi, interior rumah bisa mendapatkan 10 kilowatt daya pendinginan, bahkan lebih dingin dibandingkan kebanyakan rumah dengan AC sentral.

 

Sebelumnya, sangat sulit untuk mencapai pendinginan pasif (radiatif) yang efisien. Saat ini, solusi yang relatif maju adalah dengan menggunakan struktur multi-lapisan yang kompleks atau lapisan logam reflektif, namun hal ini membatasi penerapannya di banyak bidang. Cara lainnya adalah dengan mencapai pendinginan pasif melalui cat, namun reflektifitas sebagian besar cat putih yang saat ini digunakan masih berada di kisaran 80%-90%, dan reflektifitas yang rendah menyulitkan menjaga permukaan tetap dingin. Hal ini memerlukan pengecatan dengan lapisan cat yang sangat tebal, tidak hanya boros tetapi juga sangat mudah mengeras, dan jangkauan pengaplikasiannya sempit serta hanya dapat bekerja pada kondisi cuaca tertentu.

 

Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti menemukan lapisan putih berbahan dasar kalsium karbonat dengan reflektifitas 95,5%. Sekarang, lapisan ultra-putih nanokomposit baru berdasarkan barium sulfat yang mereka temukan tidak diragukan lagi telah mendorong pengembangan teknologi pendinginan pasif ke tingkat yang lebih besar. Makalah mereka diterbitkan sebagai artikel sampul di jurnal "American Chemical Society Applied Materials & Interfaces".

 

Rahasia "Memutihkan".

Cat super putih ini memiliki dua "rahasia" pemutihan. Salah satunya adalah tingginya konsentrasi barium sulfat yang ditambahkan ke matriks cat. Senyawa ini memiliki celah pita elektronik yang tinggi, penyerapan sinar matahari yang rendah, dan reflektifitas yang tinggi. Ini sering digunakan sebagai bahan pengisi untuk mengubah konsistensi dan ditambahkan ke beberapa cat putih. Dapat juga digunakan sebagai bahan pemutih dan ditambahkan pada kertas foto dan kosmetik.

Para peneliti menguji sejumlah besar benda berwarna putih di pasaran dan menemukan bahwa menambahkan barium sulfat memang dapat meningkatkan reflektifitas benda secara signifikan, yaitu membuatnya tampak lebih putih; yang kedua adalah partikel barium sulfat di dalam cat memiliki ukuran yang berbeda-beda dan memiliki rentang fluktuasi ukuran partikel yang besar. Derajat hamburan cahaya setiap partikel berfluktuasi sesuai dengan ukuran partikelnya, sehingga semakin besar rentang distribusi ukuran partikel partikel di dalam cat, semakin banyak cahaya tampak yang dapat dihamburkan oleh cat.

Efek superposisi dari dua "rahasia" konsentrasi tinggi dan ukuran partikel yang berbeda membuat cat baru ini memiliki reflektifitas yang sangat tinggi. Tentu saja konsentrasi barium sulfat tidak boleh terlalu tinggi. Meskipun konsentrasi tinggi membantu membuat cat lebih putih, konsentrasi yang terlalu tinggi juga akan membuat cat lebih mudah retak atau terkelupas setelah dikeringkan, sehingga sangat mempengaruhi pengalaman pengguna.

 

Ganti AC

Seperti kita ketahui bersama, cahaya putih merupakan cahaya berwarna kompleks, dan suatu benda buram akan menyerap warna cahaya yang berbeda dan memantulkan warna cahaya yang sama, sehingga benda berwarna putih memiliki reflektifitas yang lebih tinggi. Ketika cat putih digunakan untuk mengecat atap, cat tersebut dapat memantulkan sebagian besar panas matahari, secara efektif mengurangi perpindahan panas radiasi dan perpindahan panas konveksi.

Menurut penelitian dalam Geophysical Research Letters di 2010, jika atap rumah di kota dicat dengan cat putih ideal, simulasi komputer menemukan bahwa hal ini dapat mengurangi efek pulau panas sebesar 33%, mengurangi keseluruhan suhu kota sebesar 0,4 derajat, dan secara signifikan mengurangi suhu dalam ruangan, sehingga mengurangi tingkat penggunaan AC dan mencapai tujuan konservasi energi dan pengurangan emisi.

 

Struktur mikro pelapis komposit asam barium sulfat-akrilat dengan konsentrasi volume 60%

 

Reflektivitas cat yang dikembangkan oleh Universitas Purdue jauh lebih tinggi dibandingkan cat komersial biasa, yang berarti memiliki efek pendinginan yang lebih baik. Para peneliti menggunakan perangkat pendeteksi suhu presisi tinggi termokopel untuk menguji kinerja pendinginan cat di luar ruangan. Dalam percobaan demonstrasi, cat ini dapat digunakan di berbagai lingkungan. Pada malam hari dapat membuat permukaan yang dicat 11 derajat lebih rendah dari suhu sekitar, dan di bawah terik sinar matahari pada siang hari juga dapat mendinginkan permukaan hingga 5 derajat lebih rendah dari lingkungan sekitar. Dalam percobaan lebih lanjut, para peneliti menemukan bahwa bahkan di lingkungan yang dingin di musim dingin (suhu pengujian sekitar 6 derajat), permukaan sampel masih dapat dikurangi sebesar 10 derajat, yang membuktikan bahwa cat tersebut memiliki kinerja pendinginan reflektif yang sangat baik.

 

Peneliti Universitas Purdue Xiulin Ruan dan Joseph Peoples menggunakan kamera inframerah untuk membandingkan kinerja pendinginan sampel cat putih di atap.

 

Sebenarnya, cat ultra-putih jenis baru ini awalnya muncul atas kemauan tim peneliti. Mereka awalnya ingin menggunakan cat ultra putih untuk menggantikan AC tradisional untuk mendinginkan rumah. Setelah itu, mereka melakukan banyak perbaikan berdasarkan cat pendingin radiasi yang dikembangkan pada tahun 1970-an, dan melakukan penelitian dan eksperimen rasio selama lebih dari enam tahun. Untuk pemilihan bahan dasar cat, awalnya mereka mempertimbangkan lebih dari 100 bahan berbeda. Setelah banyak percobaan, mereka secara bertahap mempersempit kisarannya menjadi 10. Setelah itu, mereka melakukan uji silang terhadap 50 formula berbeda untuk masing-masing dari 10 kelompok bahan tersebut.

 

Awalnya mereka memperoleh cat putih berbahan dasar kalsium karbonat, namun kalsium karbonat dapat bereaksi dalam cuaca ekstrem seperti hujan asam dan menyebabkan cat rusak, sehingga mereka meluncurkan cat berbahan dasar barium sulfat, dan secara khusus mengoptimalkan stabilitas cat untuk kompleks. lingkungan luar ruangan, dan terakhir dipilih formula cat komposit barium sulfat-asam akrilat dengan konsentrasi volume 60%. Hal ini juga menunjukkan bahwa kalsium karbonat tidak sebaik barium sulfat dalam ketahanan asam dan basa.

 

Profesor Xiulin Ruan mengatakan bahwa jenis cat baru yang mereka temukan lebih unggul dibandingkan cat putih komersial lainnya yang saat ini digunakan dalam hal reflektifitas, kinerja pendinginan, dan stabilitas. Pada saat yang sama, proses pembuatannya kompatibel dengan proses pengecatan komersial biasa dan biayanya dapat dikendalikan. Oleh karena itu, cat ini memiliki prospek penerapan yang luas dalam mengurangi biaya pendinginan ruangan, melawan dampak pulau perkotaan, dan mengurangi pemanasan global di masa depan. Dalam wawancara dengan BBC, dia juga mengatakan: "Kami membuat perhitungan yang sangat kasar bahwa hanya 1% dari permukaan bumi (mungkin beberapa batuan di area yang tidak berpenghuni) yang perlu dilapisi dengan cat ini untuk berperan dalam memerangi perubahan iklim. sampai batas tertentu."

 

Perhatikan barium sulfat yang diendapkan dari Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd.

Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. memiliki kemampuan untuk memproduksi berbagai produk barium sulfat yang diendapkan dengan ukuran partikel rata-rata 30 nanometer hingga 10 mikron, dengan fokus pada penyediaan produk dan layanan yang disesuaikan. Perlu disebutkan bahwa kami dapat melakukan perawatan permukaan yang berbeda pada produk sesuai dengan kebutuhan pelanggan.

 

Berdasarkan penelitian tim Profesor Xiulin Ruan, barium sulfat menciptakan cat paling putih di dunia, yang menunjukkan bahwa barium sulfat yang diendapkan dari Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. memainkan peran penting sebagai aditif fungsional dalam aplikasi pelapisan. Barium sulfat memiliki tingkat keputihan yang tinggi serta ketahanan terhadap asam dan alkali. Ini diproduksi dengan menggabungkan bubuk dengan ukuran partikel berbeda, yang dapat membuat lapisan memiliki hamburan spektral terluas dan membantu memperoleh reflektifitas tertinggi. Ini disebut lapisan reflektif panas.

 

Insinyur Yunfu Hongzhi New Materials Co., Ltd. juga mengatakan bahwa dengan menambahkan barium sulfat konsentrasi tinggi dan kombinasi ukuran partikel barium sulfat yang berbeda untuk mengurangi kesenjangan antar partikel dan meningkatkan refleksi, lebih banyak yang dapat ditambahkan karena nilai penyerapan minyak yang rendah. dari barium sulfat. Barium sulfat kami yang diendapkan memiliki distribusi ukuran partikel yang sempit dan partikel yang lebih seragam. Efeknya akan lebih baik melalui kombinasi ukuran partikel yang berbeda. Barium Sulfate Ultra Putih kami sangat populer dalam pelapisan yang membutuhkan kilap tinggi, dan Extinction Barium Sulfate juga memiliki fitur unik dalam pelapisan matte dan semi-matte.

 

 

Tim Profesor Xiulin Ruan telah mencapai prestasi besar tidak hanya dalam pelapisan arsitektural, tetapi juga dalam cat semprot untuk mobil, pesawat terbang, dan pesawat ruang angkasa. Barium sulfat dapat meningkatkan kandungan padat dan mengurangi VOC, sehingga dapat membantu mengurangi konsumsi AC, dan karena sistem AC ini mengonsumsi bahan bakar, sistem ini juga dapat membantu menghemat bensin. Dalam aplikasi pelapisan, menambahkan barium sulfat yang diendapkan, suatu bahan fungsional, dapat melawan pemanasan global dengan menjaga permukaan cukup dingin untuk mengurangi kebutuhan akan pendingin udara internal.