बेरियम सल्फेट दुनिया का सबसे सफेद पेंट बनाता है

पर्ड्यू विश्वविद्यालय में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर शिउलिन रुआन और उनके छात्रों ने रिकॉर्ड पर सबसे सफेद पेंट बनाया है

 

पर्ड्यू विश्वविद्यालय में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर शिउलिन रुआन और उनके छात्रों ने एक बार अब तक का सबसे सफेद पेंट बनाया था, जिसे अब गिनीज बुक ऑफ वर्ल्ड रिकॉर्ड्स में शामिल किया गया है। यह अल्ट्रा-व्हाइट पेंट 98.1% तक दृश्य प्रकाश को प्रतिबिंबित कर सकता है, और इसकी मजबूत परावर्तनशीलता के कारण, यह चित्रित सतह से अवरक्त गर्मी भी उत्सर्जित कर सकता है, और इसमें उत्कृष्ट विकिरण शीतलन प्रदर्शन है।

 

ज़िउलिन रुआन ने अपनी प्रयोगशाला के रिकॉर्ड पर सबसे सफ़ेद पेंट का नमूना रखा है

 

सफ़ेद एक ऐसा रंग है जिसमें स्पेक्ट्रम के सभी रंग समाहित होते हैं। यह सबसे अधिक चमक वाला रंग है जिसके संपर्क में हम अपने दैनिक जीवन में आते हैं और यह एक विशेष रंग भी है। इसे अन्य रंगों के साथ नहीं मिलाया जा सकता. यह कला छात्रों के पेंट बॉक्स में सबसे महंगा और पोषित अस्तित्व है। कार स्प्रे पेंट और औद्योगिक कोटिंग्स के बीच यह अपेक्षाकृत महंगा है।

 

सफ़ेद रंग का "मूल्य" बढ़ाने के कई कारण हैं। उदाहरण के तौर पर उद्योग में आमतौर पर इस्तेमाल होने वाले सफेद पेंट को लें। अन्य पेंट की तुलना में, इसका रंग अशुद्धियों से अधिक स्पष्ट रूप से प्रभावित होता है, इसलिए इसकी शुद्धिकरण प्रक्रिया अधिक जटिल होगी। वहीं, सफेद पेंट आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है और पीला हो जाता है। किस प्रकार की सामग्री का चयन किया जाए और इसके मैट्रिक्स को कैसे स्थिर किया जाए, यह भी तकनीकी कठिनाइयाँ हैं।

 

संक्षेप में, पेंट जितना सफ़ेद होगा, उसे बनाना उतना ही कठिन होगा। लेकिन वैज्ञानिकों ने परम लक्ष्य का पीछा करना कभी बंद नहीं किया है, ठीक उसी तरह जैसे इंसानों ने सबसे काला "वैंटा ब्लैक" बनाया है, जो 99.9% दृश्य प्रकाश को अवशोषित कर सकता है। इसके विपरीत, एक आदमी है जो परम श्वेत का पीछा करने के प्रति जुनूनी है। उनकी और उनकी टीम की छह साल से अधिक की कड़ी मेहनत के बाद, उन्होंने आखिरकार हाल ही में यह कर दिखाया। वह संयुक्त राज्य अमेरिका में पर्ड्यू विश्वविद्यालय से प्रोफेसर रुआन ज़िउलिन हैं। हाल ही में, उन्होंने मानव इतिहास में सबसे सफेद पेंट बनाने के लिए अपनी टीम का नेतृत्व किया। यह अल्ट्रा-व्हाइट पेंट 98.1% दृश्य प्रकाश को प्रतिबिंबित कर सकता है, साथ ही पेंट की गई सतह से अवरक्त गर्मी भी उत्सर्जित कर सकता है, और इसमें उत्कृष्ट विकिरण शीतलन प्रदर्शन होता है।

 

एक इन्फ्रारेड कैमरा दिखाता है कि कैसे सबसे सफेद पेंट (बीच में गहरा बैंगनी वर्ग) का एक नमूना वास्तव में बोर्ड को परिवेश के तापमान से नीचे ठंडा करता है, कुछ ऐसा जो वाणिज्यिक "हीट रिजेक्टिंग" पेंट भी नहीं कर पाता है।

 

2008 में पर्ड्यू विश्वविद्यालय में शामिल होने के बाद से, प्रोफेसर ज़िउलिन रुआन ऊर्जा और थर्मोफिजिक्स इंजीनियरिंग में अनुसंधान के लिए प्रतिबद्ध हैं। हाल ही में सुपर व्हाइट पेंट के शोध परिणामों को प्रकाशित करने के बाद, उन्होंने कई मीडिया से साक्षात्कार स्वीकार किए और बताया कि कैसे यदि इस पेंट को लगभग 1,{2}} वर्ग इंच की छत पर लगाया जाए, तो घर के इंटीरियर को 10 किलोवाट का लाभ मिल सकता है। शीतलन शक्ति, सेंट्रल एयर कंडीशनिंग वाले अधिकांश घरों से भी अधिक ठंडी।

 

इससे पहले, कुशल निष्क्रिय (विकिरणीय) शीतलन प्राप्त करना बहुत कठिन था। वर्तमान में, एक अपेक्षाकृत उन्नत समाधान जटिल बहु-परत संरचनाओं या परावर्तक धातु परतों का उपयोग करना है, लेकिन यह कई क्षेत्रों में उनके आवेदन को सीमित करता है। दूसरा है पेंट के माध्यम से निष्क्रिय शीतलन प्राप्त करना, लेकिन वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश सफेद पेंटों की परावर्तनशीलता अभी भी 80%-90% की सीमा में है, और कम परावर्तनशीलता के कारण सतह को ठंडा रखना मुश्किल हो जाता है। इसके लिए पेंट की बहुत मोटी परत पेंट करने की आवश्यकता होती है, जो न केवल बेकार है बल्कि सख्त करना भी बहुत आसान है, और इसके अनुप्रयोग की सीमा संकीर्ण है और केवल कुछ विशिष्ट मौसम स्थितियों के तहत ही काम कर सकती है।

 

इस समस्या को हल करने के लिए, शोध दल ने 95.5% की परावर्तनशीलता के साथ कैल्शियम कार्बोनेट-आधारित सफेद कोटिंग का आविष्कार किया। अब, बेरियम सल्फेट पर आधारित नई नैनोकम्पोजिट अल्ट्रा-व्हाइट कोटिंग ने निस्संदेह निष्क्रिय शीतलन तकनीक के विकास को काफी हद तक बढ़ावा दिया है। उनका पेपर "अमेरिकन केमिकल सोसाइटी एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेसेस" पत्रिका में एक कवर लेख के रूप में प्रकाशित हुआ था।

 

"श्वेतीकरण" रहस्य

इस सुपर-व्हाइट पेंट में सफेद करने के दो "रहस्य" हैं। एक तो पेंट मैट्रिक्स में बेरियम सल्फेट की उच्च सांद्रता है। इस यौगिक में उच्च इलेक्ट्रॉनिक बैंड गैप, कम सूर्य का प्रकाश अवशोषण और उच्च परावर्तनशीलता है। इसे अक्सर गाढ़ापन बदलने के लिए भराव के रूप में उपयोग किया जाता है और कुछ सफेद पेंट में मिलाया जाता है। इसे सफ़ेद करने वाले एजेंट के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है और फोटो पेपर और सौंदर्य प्रसाधनों में जोड़ा जा सकता है।

शोधकर्ताओं ने बाजार में बड़ी संख्या में सफेद वस्तुओं का परीक्षण किया और पाया कि बेरियम सल्फेट मिलाने से वास्तव में वस्तु की परावर्तन क्षमता में काफी वृद्धि हो सकती है, यानी यह उसे सफेद दिखने देगी; दूसरा यह है कि पेंट के अंदर बेरियम सल्फेट कण अलग-अलग आकार के होते हैं और उनके कण आकार में उतार-चढ़ाव की सीमा बड़ी होती है। प्रत्येक कण जिस हद तक प्रकाश बिखेरता है वह उसके कण आकार के साथ उतार-चढ़ाव करता है, इसलिए पेंट के अंदर कणों का कण आकार वितरण जितना बड़ा होगा, पेंट उतना ही अधिक दृश्यमान प्रकाश बिखेर सकता है।

उच्च सांद्रता और विभिन्न कण आकारों के इन दो "रहस्यों" का सुपरपोजिशन प्रभाव इस नए पेंट को अत्यधिक उच्च परावर्तन क्षमता वाला बनाता है। बेशक, बेरियम सल्फेट की सांद्रता बहुत अधिक नहीं हो सकती। हालाँकि उच्च सांद्रता पेंट को सफ़ेद बनाने में मदद करती है, बहुत अधिक सांद्रता से सूखने के बाद पेंट के फटने या छिलने की संभावना भी बढ़ जाएगी, जिससे उपयोगकर्ता के अनुभव पर बहुत प्रभाव पड़ेगा।

 

एयर कंडीशनर बदलें

जैसा कि हम सभी जानते हैं, सफेद प्रकाश एक जटिल रंग का प्रकाश है, और एक अपारदर्शी वस्तु प्रकाश के विभिन्न रंगों को अवशोषित करेगी और प्रकाश के एक ही रंग को प्रतिबिंबित करेगी, इसलिए सफेद वस्तुओं की परावर्तनशीलता अधिक होती है। जब छत को रंगने के लिए सफेद रंग का उपयोग किया जाता है, तो यह सूर्य की तेज गर्मी को काफी हद तक प्रतिबिंबित कर सकता है, जिससे विकिरण गर्मी हस्तांतरण और संवहन गर्मी हस्तांतरण को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है।

जियोफिजिकल रिसर्च लेटर्स 2 में एक अध्ययन के अनुसार, यदि शहर में घरों की छतों को आदर्श सफेद रंग से रंगा जाता है, तो कंप्यूटर सिमुलेशन में पाया गया कि यह गर्मी द्वीप प्रभाव को 33% तक कम कर सकता है, कुल मिलाकर शहर के तापमान में 0.4 डिग्री की कमी, और घर के अंदर के तापमान में उल्लेखनीय कमी, जिससे एयर कंडीशनर के उपयोग की दर में कमी आएगी और ऊर्जा संरक्षण और उत्सर्जन में कमी के उद्देश्य को प्राप्त किया जा सकेगा।

 

60% की मात्रा सांद्रता के साथ बेरियम सल्फेट-ऐक्रेलिक एसिड मिश्रित कोटिंग की सूक्ष्म संरचना

 

पर्ड्यू विश्वविद्यालय द्वारा विकसित पेंट की परावर्तनशीलता सामान्य व्यावसायिक पेंट की तुलना में बहुत अधिक है, जिसका अर्थ है कि इसका शीतलन प्रभाव बेहतर है। शोधकर्ताओं ने बाहर पेंट के शीतलन प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए थर्मोकपल उच्च-परिशुद्धता तापमान का पता लगाने वाले उपकरण का उपयोग किया। प्रदर्शन प्रयोग में, इस पेंट का उपयोग विभिन्न वातावरणों में किया जा सकता है। रात में, यह चित्रित सतह को आसपास के तापमान से 11 डिग्री कम कर सकता है, और दोपहर में तेज धूप में, यह सतह को आसपास के वातावरण से 5 डिग्री कम तक ठंडा भी कर सकता है। आगे के प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने पाया कि सर्दियों के ठंडे वातावरण में भी (परीक्षण तापमान लगभग 6 डिग्री था), यह अभी भी नमूने की सतह को 10 डिग्री तक कम कर सकता है, जिससे साबित हुआ कि पेंट में उत्कृष्ट प्रतिबिंबित शीतलन प्रदर्शन है।

 

पर्ड्यू विश्वविद्यालय के शोधकर्ता शिउलिन रुआन और जोसेफ पीपल्स छत पर सफेद पेंट के नमूनों के शीतलन प्रदर्शन की तुलना करने के लिए एक इन्फ्रारेड कैमरे का उपयोग करते हैं।

 

वास्तव में, यह नए प्रकार का अल्ट्रा-व्हाइट पेंट मूल रूप से अनुसंधान टीम की सनक से आया है। वे मूल रूप से घर को ठंडा करने के लिए पारंपरिक एयर कंडीशनर को बदलने के लिए अल्ट्रा-व्हाइट पेंट का उपयोग करना चाहते थे। उसके बाद, उन्होंने 1970 के दशक में विकसित रेडिएशन कूलिंग पेंट के आधार पर कई सुधार किए, और छह साल से अधिक समय तक अनुपात अनुसंधान और प्रयोग किए। पेंट की आधार सामग्री के चयन के लिए, उन्होंने शुरुआत में 100 से अधिक विभिन्न सामग्रियों पर विचार किया। बहुत सारे प्रयोगों के बाद, उन्होंने धीरे-धीरे सीमा को 10 तक सीमित कर दिया। उसके बाद, उन्होंने सामग्रियों के इन 10 समूहों में से प्रत्येक के लिए 50 अलग-अलग सूत्रों का क्रॉस-परीक्षण किया।

 

उन्होंने शुरू में एक कैल्शियम कार्बोनेट-आधारित सफेद पेंट प्राप्त किया, लेकिन कैल्शियम कार्बोनेट अम्लीय वर्षा जैसे चरम मौसम में प्रतिक्रिया कर सकता है और पेंट को खराब कर सकता है, इसलिए उन्होंने बेरियम सल्फेट-आधारित पेंट लॉन्च किया, और विशेष रूप से कॉम्प्लेक्स के लिए पेंट की स्थिरता को अनुकूलित किया। बाहरी वातावरण, और अंत में 60% की मात्रा सांद्रता के साथ बेरियम सल्फेट-ऐक्रेलिक एसिड मिश्रित पेंट फॉर्मूला का चयन किया गया। इससे यह भी पता चलता है कि एसिड और क्षार प्रतिरोध में कैल्शियम कार्बोनेट बेरियम सल्फेट जितना अच्छा नहीं है।

 

प्रोफेसर ज़िउलिन रुआन ने कहा कि उन्होंने जिस नए प्रकार के पेंट का आविष्कार किया है, वह परावर्तनशीलता, शीतलन प्रदर्शन और स्थिरता के मामले में वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले अन्य व्यावसायिक सफेद पेंट से बेहतर है। साथ ही, इसकी निर्माण प्रक्रिया सामान्य व्यावसायिक पेंट प्रक्रियाओं के अनुकूल है और लागत नियंत्रणीय है। इसलिए, इस पेंट में अंतरिक्ष शीतलन लागत को कम करने, शहरी द्वीप प्रभावों का मुकाबला करने और भविष्य में ग्लोबल वार्मिंग को कम करने में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं। बीबीसी के साथ एक साक्षात्कार में, उन्होंने यह भी कहा: "हमने एक बहुत ही कठिन गणना की है कि जलवायु परिवर्तन से निपटने में भूमिका निभाने के लिए पृथ्वी की सतह के केवल 1% (शायद निर्जन क्षेत्रों में कुछ चट्टानों) को इस पेंट से लेपित करने की आवश्यकता है।" एक निश्चित सीमा तक।"

 

युनफू होंगज़ी न्यू मटेरियल्स कंपनी लिमिटेड के अवक्षेपित बेरियम सल्फेट पर ध्यान दें।

यूंफू होंगज़ी न्यू मैटेरियल्स कंपनी लिमिटेड के पास अनुकूलित उत्पाद और सेवाएं प्रदान करने पर ध्यान केंद्रित करते हुए, 30 नैनोमीटर से 10 माइक्रोन के औसत कण आकार के साथ विभिन्न अवक्षेपित बेरियम सल्फेट उत्पादों का उत्पादन करने की क्षमता है। यह उल्लेखनीय है कि हम ग्राहकों की आवश्यकताओं के अनुसार उत्पादों पर विभिन्न सतह उपचार कर सकते हैं।

 

प्रोफेसर ज़िउलिन रुआन की टीम के शोध के आधार पर, बेरियम सल्फेट दुनिया में सबसे सफेद पेंट बनाता है, जो दर्शाता है कि यूंफू होंगज़ी न्यू मटेरियल्स कंपनी लिमिटेड का अवक्षेपित बेरियम सल्फेट कोटिंग अनुप्रयोगों में एक कार्यात्मक योजक के रूप में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। बेरियम सल्फेट में उच्च सफेदी और अम्ल और क्षार प्रतिरोध होता है। इसका उत्पादन विभिन्न कण आकारों के पाउडर को मिलाकर किया जाता है, जिससे कोटिंग में व्यापक वर्णक्रमीय प्रकीर्णन हो सकता है और उच्चतम परावर्तनशीलता प्राप्त करने में मदद मिलती है। इसे हीट रिफ्लेक्टिव कोटिंग कहा जाता है.

 

यूंफू होंगज़ी न्यू मैटेरियल्स कंपनी लिमिटेड के इंजीनियरों ने यह भी कहा कि कणों के बीच अंतराल को कम करने और प्रतिबिंब में सुधार करने के लिए बेरियम सल्फेट की उच्च सांद्रता और बेरियम सल्फेट के विभिन्न कण आकारों के संयोजन को जोड़कर, कम तेल अवशोषण मूल्य के कारण और अधिक जोड़ा जा सकता है बेरियम सल्फेट का. हमारे अवक्षेपित बेरियम सल्फेट में एक संकीर्ण कण आकार वितरण और अधिक समान कण होते हैं। विभिन्न कण आकारों के संयोजन से प्रभाव बेहतर होगा। हमारा अल्ट्रा व्हाइट बेरियम सल्फेट उन कोटिंग्स में बहुत लोकप्रिय है जिनके लिए उच्च चमक की आवश्यकता होती है, और एक्सटिंक्शन बेरियम सल्फेट की मैट और सेमी-मैट कोटिंग्स में भी अपनी अनूठी विशेषताएं हैं।

 

 

प्रोफेसर ज़िउलिन रुआन की टीम ने न केवल वास्तुशिल्प कोटिंग्स में, बल्कि कारों, हवाई जहाजों और अंतरिक्ष यान के लिए स्प्रे पेंट में भी बड़ी उपलब्धियां हासिल की हैं। बेरियम सल्फेट ठोस सामग्री को बढ़ा सकता है और वीओसी को कम कर सकता है, जो एयर कंडीशनिंग की खपत को कम करने में मदद कर सकता है, और चूंकि ये एयर कंडीशनिंग सिस्टम ईंधन की खपत करते हैं, इसलिए यह गैसोलीन बचाने में भी मदद कर सकता है। कोटिंग अनुप्रयोगों में, अवक्षेपित बेरियम सल्फेट, एक कार्यात्मक सामग्री, जोड़ने से आंतरिक एयर कंडीशनिंग की आवश्यकता को कम करने के लिए सतह को पर्याप्त ठंडा रखकर ग्लोबल वार्मिंग का मुकाबला किया जा सकता है।