Fizik-Kimya-Matematik
Dr. Mahir E. Ocak
26/04/2021 - 12:00

En Beyaz ve En Serin Boya Üretildi

Purdue Üniversitesinde çalışan bir grup mühendis, bugüne kadar üretilmiş en beyaz boyayı elde etti.

Yeni boya sadece güneş ışığını çok yüksek oranda yansıtmıyor, aynı zamanda kendi sıcaklığını ortam sıcaklığının altında tutmayı da başarıyor.

Atmosferdeki gazların hiçbiri dalga boyu 8-13 mikrometre aralığında olan ışığı soğurmaz. Bu yüzden bir malzemeden yayılan 8-13 mikrometre dalga boylu ışık, etraftaki başka bir malzeme tarafından soğurulmaması durumunda, atmosferin içinden geçerek uzaya kaçar. Eğer bir malzeme bu dalga boyu aralığında yüksek miktarda ışıma yapıyorsa, sahip olduğu ısının bir kısmını doğrudan uzaya göndererek sıcaklığını ortam sıcaklığının altına düşürebilir. Bu olgu “pasif ışınımsal soğuma” olarak adlandırılır. 

Pasif ışınımsal soğuma yapan “sıradan” malzemeler, sadece gece vakti sıcaklıklarını ortam sıcaklığının altına düşürmeyi başarabilir. Çünkü gündüz vakti üzerlerine düşen güneş ışığı ısınmalarına neden olur. Bir malzemenin pasif ışınımsal soğuma yoluyla gündüz vakti sıcaklığını ortam sıcaklığının altına düşürebilmesi için üzerine düşen güneş ışığındaki 200-2500 nanometre dalga boylu ışınların %95’inden fazlasını yansıtması gerekir.

En Beyaz Boya, Pasif Işınımsal Soğuma Nedir?, Radyatif Soğuma Nedir?

Geliştirilen beyaz boya (solda) ve boyanın ısıya duyarlı kameralarla alınmış görüntüsü (sağda). Görsel: Joseph Peoples, Purdue Üniversitesi

Süper serin malzemeler olarak adlandırılan, gündüz vakti sıcaklığını ortam sıcaklığının altına düşürmeyi başarabilen malzemelerle ilgili yıllardır araştırmalar yapılıyor. Bu malzemelerin uygulama alanlarından biri de sıcak iklimlerdeki binaları enerji harcamaksızın serin tutabilecek boyalar. Purdue Üniversitesinden Prof. Dr. Xiulin Ruan ve öğrencileri geçmişte de süper serin boyalar geliştirmişlerdi. Araştırmacıların geliştirdiği en son beyaz boya ise hem en beyaz hem de en serin boya unvanını ele geçirdi.

Sıradan bir beyaz boya, üzerine düşen güneş ışığının %80-%90 kadarını yansıtır. Araştırmacıların geliştirdiği süper serin boya ise üzerine düşen güneş ışığının %98,1’ini yansıtmayı başarıyor. Araştırma ekibinin üyelerinden Dr. Xiangyu Li, geliştirdikleri boyanın güneş ışığını bu kadar yüksek oranda yansıtmasının iki nedeni olduğunu söylüyor. Birincisi, boyanın içinde yüksek miktarda baryum sülfat (BaSO4) bulunması. Fotoğraf kâğıtlarını ve kozmetik ürünlerini de beyazlatmak için kullanılan bu malzeme, güneş ışığını yüksek oranda yansıtıyor. İkinci nedense boyaya katılan baryum sülfat parçacıklarının çok çeşitli boyutlarda olması. Bir parçacığın, üzerine düşen ışınları ne kadar saçacağı boyutlarına bağlı olarak değişir. Çok çeşitli boyutlarda parçacıklar olması da boyanın yansıtıcılığını artırıyor.

Xiulin Ruan, En Beyaz Boya, Pasif Işınımsal Soğuma Nedir?, Radyatif Soğuma Nedir?

Prof. Dr. Ruan. Görsel: Jared Pike, Purdue Üniversitesi

Araştırmacılar geliştirdikleri boyayı test ettiklerinde, boyanın kendi sıcaklığını gece vakti yaklaşık 10 oC, gündüz vakti de yaklaşık 5 oC ortam sıcaklığının altında tutmayı başardığını gözlemlemişler. Yeni boyanın üretiminde kullanılan tekniklerin ticari boyaların üretiminde kullanılanlarla uyumlu olduğu da belirtiliyor.

Konu ile ilgi detaylı bilgiye ACS Applied Materials & Interfaces’te yayımlanan makaleden ulaşabilirsiniz.

Fizik-Kimya-Matematik

Ayın Şifrebilim Sorusu köşesinde Nisan 2021 sorusunu doğru çözenler belli oldu.

55 cücenin yaşadığı bir çiftliği ziyaret eden Keloğlan, her cüceye çiftlikte kaç arkadaşı olduğunu soruyor. Cücelerden her biri...