16
Многие слышали о "самой чёрной на свете" краске Vantablack: она поглощает и превращает в тепло 99,965% падающего света. Но у этой краски есть и антипод: белая краска Purdue Ultra‑white. Она отражает более 98 % падающего на неё солнечного света, но это ещё не всё.
Краска содержит высокую концентрацию наночастиц сульфата бария BaSO₄ диаметром от 200-300 нанометров до 4-5 тысяч нанометров. У таких наночастиц есть интересная особенность: под воздействием света, который представляет собой по сути переменное электромагнитное поле, кристаллические решётки этих наночастиц начинают совершать колебания с частотой около 33 терагерц, испуская при этом электромагнитное излучение с длиной волны около 9 микрометров. Для излучения такой длины волны атмосфера практически прозрачна, так что это излучение краска Purdue Ultra‑white буквально излучает аж в космос!Обычные материалы, включая нашу собственную кожу, тоже испускают электромагнитное излучение просто потому, что их атомы и молекулы колеблются в процессе хаотического теплового движения. Большая часть энергии излучается в диапазоне от 5 до 20 микрометров: за счёт этого эффекта происходит так называемое радиационное охлаждение: наше тело, к примеру, таким образом избавляется примерно от трети тепла, которое мы излучаем в окружающую среду. Однако такое тепловое излучение по-разному взаимодействует с окружающей средой, прежде всего, воздухом: к примеру, содержащиеся в нём углекислый газ и вода довольно сильно поглощают излучение с длиной волны более 14 микрометров, а также с длинами волн 4-8 микрометров. Поэтому охлаждение за счёт излучения на этих длинах волн работает не очень эффективно, так как оно довольно сильно прогревает непосредственно прилегающий к окружающему телу слой воздуха. Излучение в окне прозрачности атмосферы с длинами волн 8-14 нанометров так не делает, и поэтому для лучшего охлаждения "желательно" собрать всю энергию теплового излучения именно в этом диапазоне.
И именно это и делают наночастицы краски Purdue Ultra‑white! Грубо говоря, они поглощают инфракрасное излучение других диапазонов (например, исходящее от покрашенного этой краской тела) и переизлучают его как раз на длине волны в 9 нанометров. Такое излучение попадает в окно прозрачности и легко уносится прочь, эффективно охлаждая и саму краску, и то, что ей покрашено!
Эксперименты показывают, что предметы, покрашенные краской Purdue Ultra‑white могут быть на 3-5 градусов прохладнее предметов в тех же условиях! Таким образом, краска Purdue Ultra‑white является примером так называемых терморадиационных материалов, которые в будущем могут использоваться для искусственного излучательного охлаждения, не требующего сложного оборудования и источников питания!
Via Физика в картинках
Размещено через приложение ЯПлакалъ
yaplakal.com