Сверхбелые краски и плёнки на основе BaSO₄ для эффективного радиационного охлаждения ниже температуры окружающей среды в дневное время

Радиационное охлаждение — пассивная технология, которая может существенно снизить затраты на охлаждение зданий, ослабить эффект городского острова тепла и замедлить глобальное потепление. Для пассивного радиационного охлаждения в дневное время современные решения обычно используют сложные многослойные структуры или отражающий металлический слой, что ограничивает их применение во многих областях. Предпринимались попытки создать пассивные радиационные охладители дневного действия в виде однослойных красок, однако для них часто требуется толстое покрытие либо они обеспечивают охлаждение только в течение части дня. В настоящей работе экспериментально продемонстрирована выраженная способность к охлаждению ниже температуры окружающей среды в течение всего дня как у плёнок из наночастиц BaSO₄, так и у нанокомпозитных красок на основе BaSO₄. BaSO₄ обладает широкой запрещённой зоной, обеспечивающей низкое поглощение солнечного излучения, и фононным резонансом при 9 мкм, благодаря чему достигается высокая излучательная способность в окне прозрачности атмосферы. При оптимальном размере частиц и широком распределении частиц по размерам плёнка из наночастиц BaSO₄ достигает сверхвысокого коэффициента отражения солнечного излучения — 97,6% — и высокой излучательной способности в окне прозрачности атмосферы — 0,96. В ходе полевых испытаний температура плёнки BaSO₄ была более чем на 4,5 °C ниже температуры окружающей среды либо средняя холодопроизводительность составляла 117 Вт/м². Акриловая краска на основе BaSO₄ разработана с объёмной концентрацией BaSO₄ 60% для повышения надёжности при эксплуатации на открытом воздухе; коэффициент отражения солнечного излучения составил 98,1%, а излучательная способность в окне прозрачности атмосферы — 0,95. Полевые испытания показали, что её охлаждающая способность сопоставима с таковой у плёнок BaSO₄. В целом акриловая краска на основе BaSO₄ продемонстрировала стандартный показатель эффективности 0,77 — один из самых высоких среди решений для радиационного охлаждения, одновременно обеспечивая высокую надёжность, удобную форму краски, простоту применения и совместимость с промышленным процессом производства лакокрасочных материалов.