Năm ngoái, các kỹ sư tại Đại học Purdue sản xuất loại sơn trắng nhất thế giới, với khả năng phản xạ khoảng 98% ánh sáng mặt trời chiếu vào, có tiềm năng lớn để sử dụng cho các tòa nhà vì hiệu quả năng lượng của nó. Từ đó đến nay, các kỹ sư đã thực hiện một số điều chỉnh đối với công thức chế tạo để tạo ra một loại sơn mới mỏng hơn và nhẹ hơn, được cho là lý tưởng để sơn ô tô, tàu hỏa và máy bay.
Phiên bản ban đầu của loại sơn siêu trắng này có khả năng phản xạ ánh sáng mặt trời xuất sắc. Điều này có được là do nó có bari sulfat, một hợp chất hóa học được sử dụng trong giấy ảnh và mỹ phẩm. Chất này đã được thêm vào hỗn hợp dưới dạng các hạt có kích thước khác nhau với khả năng tán xạ ánh sáng đa dạng, cho phép sơn phản xạ nhiều hơn ánh sáng mặt trời.
Với hệ số phản xạ 98,1%, loại sơn này vượt xa hệ số phản xạ của các loại sơn chịu nhiệt trên thị trường, thường có hệ số phản xạ từ 80 đến 90%. Trong các thử nghiệm trên nhiều bề mặt ngoài trời, nhóm nghiên cứu nhận thấy loại sơn này có thể làm giảm nhiệt độ bề mặt xuống đáng kể so với môi trường xung quanh và có khả năng tạo ra hiệu ứng làm mát ngang bằng với máy điều hòa không khí thông thường. Nhưng loại sơn này cũng có điểm yếu của nó: để đạt được mức độ làm mát thấp hơn nhiệt độ môi trường xung quanh, lớp sơn cần phải dày ít nhất 400 micron. Điều này phù hợp với những cấu trúc cố định, chẳng hạn như mái nhà, nhưng trong các trường hợp đòi hỏi chính xác kích thước và khối lượng, loại sơn này cần phải mỏng và nhẹ hơn.
Loại sơn mới ở bên phải mỏng hơn so với loại sơn cũ ở bên trái.
Vì vậy, nhóm đã đưa ra một công thức mới. Vật liệu mới này có thêm boron nitride ở dạng khung nano lục giác và có độ phản xạ ánh sáng mặt trời là 97,9%, thấp hơn so với loại sơn đầu tiên nhưng lớp sơn chỉ dày 150 micron. Loại sơn mới này không chỉ mỏng hơn, mà còn có mật độ thấp hơn và do đó trọng lượng nhẹ hơn khoảng 80%.
Khối lượng nhẹ này sẽ mở ra cơ hội để sử dụng loại sơn này cho nhiều mục đích khác nhau, chẳng hạn như sơn vỏ ngoài của máy bay, ô tô hoặc tàu hỏa. Một chiếc máy bay đợi cất cánh vào một ngày hè nóng nực sẽ không phải chạy điều hòa hết công suất để làm mát bên trong, giúp tiết kiệm một lượng lớn năng lượng. Tàu vũ trụ cũng phải nhẹ nhất có thể, và loại sơn này có thể là một giải pháp.
Trường nhóm nghiên cứu Xiulin Ruan với mẫu sơn của nhóm.
Theo Purdue University.
Phiên bản ban đầu của loại sơn siêu trắng này có khả năng phản xạ ánh sáng mặt trời xuất sắc. Điều này có được là do nó có bari sulfat, một hợp chất hóa học được sử dụng trong giấy ảnh và mỹ phẩm. Chất này đã được thêm vào hỗn hợp dưới dạng các hạt có kích thước khác nhau với khả năng tán xạ ánh sáng đa dạng, cho phép sơn phản xạ nhiều hơn ánh sáng mặt trời.
Với hệ số phản xạ 98,1%, loại sơn này vượt xa hệ số phản xạ của các loại sơn chịu nhiệt trên thị trường, thường có hệ số phản xạ từ 80 đến 90%. Trong các thử nghiệm trên nhiều bề mặt ngoài trời, nhóm nghiên cứu nhận thấy loại sơn này có thể làm giảm nhiệt độ bề mặt xuống đáng kể so với môi trường xung quanh và có khả năng tạo ra hiệu ứng làm mát ngang bằng với máy điều hòa không khí thông thường. Nhưng loại sơn này cũng có điểm yếu của nó: để đạt được mức độ làm mát thấp hơn nhiệt độ môi trường xung quanh, lớp sơn cần phải dày ít nhất 400 micron. Điều này phù hợp với những cấu trúc cố định, chẳng hạn như mái nhà, nhưng trong các trường hợp đòi hỏi chính xác kích thước và khối lượng, loại sơn này cần phải mỏng và nhẹ hơn.
Loại sơn mới ở bên phải mỏng hơn so với loại sơn cũ ở bên trái.
Vì vậy, nhóm đã đưa ra một công thức mới. Vật liệu mới này có thêm boron nitride ở dạng khung nano lục giác và có độ phản xạ ánh sáng mặt trời là 97,9%, thấp hơn so với loại sơn đầu tiên nhưng lớp sơn chỉ dày 150 micron. Loại sơn mới này không chỉ mỏng hơn, mà còn có mật độ thấp hơn và do đó trọng lượng nhẹ hơn khoảng 80%.
Khối lượng nhẹ này sẽ mở ra cơ hội để sử dụng loại sơn này cho nhiều mục đích khác nhau, chẳng hạn như sơn vỏ ngoài của máy bay, ô tô hoặc tàu hỏa. Một chiếc máy bay đợi cất cánh vào một ngày hè nóng nực sẽ không phải chạy điều hòa hết công suất để làm mát bên trong, giúp tiết kiệm một lượng lớn năng lượng. Tàu vũ trụ cũng phải nhẹ nhất có thể, và loại sơn này có thể là một giải pháp.
Trường nhóm nghiên cứu Xiulin Ruan với mẫu sơn của nhóm.
Theo Purdue University.
