Poco più di un anno fa avevo segnalato lo sviluppo del prodotto più nero di sempre, che spruzzato su un oggetto era capace di assorbire il 99,995% dei fotoni incidenti, surclassando così il precedente primato del Vantablack®. Al lavoro portato avanti dai soliti geniacci del MIT hanno risposto, in modo complementare, i ricercatori della Purdue University con una vernice acrilica definita come il "bianco più bianco mai prodotto" capace di riflettere il 95,5% della luce incidente.
La ricerca è stata pubblicata qualche settimana fa sulla rivista Cell Reports Physical Science.
Nota. Per comodità del lettore riporto in calce alla presente il precedente articolo sul "super-nero".
Non si tratta, come ovvio, della solita ricerca accademica utile per soddisfare l'interesse nerd degli scienziati, ma di prodotti che hanno importanti applicazioni pratiche. Nel caso del "super-bianco" il suo utilizzo aiuterebbe anche a combattere il riscaldamento globale.
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| X. Ruan & J. Peoples testano la capacità schermante (credit: J. Pike/Purdue Un.) |
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| Alcuni dettagli dei test condotti, usando il prodotto e verificando sia la riflessione che il calore assorbito Credit: ScienceDirect |
Obiettivo dichiarato dei ricercatori quello di ottenere una vernice utilizzabile per mantenere gli edifici più freschi e, con questo, minimizzare lo sforzo degli impianti di raffreddamento.
Per inciso ricordo che l'impianto di condizionamento non è (sempre) un vezzo degli umani contemporanei ma lo strumento che ha permesso di abitare tutto l'anno territori altrimenti proibitivi; uno su tutti l'ovest degli USA (vedi il bell'articolo su The Atlantic per gli USA o a livello globale l'articolo e mappa del The Guardian).
Senza entrare troppo in dettagli chimici, si tratta di un materiale a base di carbonato di calcio, essenziale per le caratteristiche di riflettività, e a cascata di minor assorbimento di calore, assente nelle altre vernici bianche isolanti.
I dati parlano chiaro: le superfici verniciate con il "super-bianco" erano fino a 18 °C più fresche rispetto alle aree circostanti, il che rende perfino ipotizzabile fare a meno dell'area condizionata. La zona più ovvia in cui utilizzarlo sarebbero i tetti, con un risparmio nel consumo di energia stimato in 1 dollaro al giorno (molto di più da noi visto il costo dell'energia), massimizzando così i guadagni dell'utilizzo dei pannelli fotovoltaici, diffusi oramai nelle area ad alta insolazione nonostante la scarsa efficienza energetica.
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| Confronto tra la temperatura dell'area verniciata con il super-white (sinistra) e la classica vernice bianca (Image credit: Purdue University image/Joseph Peoples) |
L'utilizzo del carbonato di calcio presenta molteplici vantaggi: molecola di facile produzione; molto più economico del biossido di titanio usato nelle vernici in uso oggi (oltre che come additivo alimentare e nelle creme solari).
I ricercatori stanno ora cercando di sfruttare la capacità di "abbattimento del calore assorbito" utilizzando la stessa miscela con altri pigmenti (secondo i tecnici è fattibile anche diminuendo la "bianchezza") per soddisfare le preferenze estetiche di tutti, facilitandone la diffusione e massimizzando così l'impatto positivo sui consumi.
Video riassuntivo
Se avete problemi di visualizzazione --> youtube
Fonte
- Full Daytime Sub-ambient Radiative Cooling in Commercial-like Paints with High Figure of Merit
X. Ruan & J. Peoples Volume 1, Issue 10, 21 October 2020, 100221
- This white paint could reduce the need for air conditioning by keeping surfaces cooler than surroundings
Purdue University /news
Nota. In natura il record di "bianchezza" va alla scaglie ultrasottili del coleottero Cyphochilus (foto C e D nell'immagine sotto) capaci di riflettere poco meno del 70% della luce incidente
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Realizzato in laboratorio il materiale più nero del nero mai visto in natura (buchi neri esclusi).
** copia dell'articolo scritto il 19/09/19)**
Ricordo di avere letto per la prima volta del nero assoluto in un breve racconto di Jack London "L'ombra e il baleno", dove questo pigmento, capace di assorbire ogni radiazione nel visibile, permetteva di ottenere l'invisibilità dell'oggetto o corpo su cui fosse stato spruzzato.
Una teoria alquanto curiosa perché invece dell'invisibilità (per cui serve o il passaggio indisturbato dei fotoni o la loro curvatura attorno all'oggetto) il nero assoluto sarebbe semmai utile per mimetizzarsi in condizioni di scarsa luminosità e non in piena luce dove si apparirebbe come ... buchi neri ambulanti. A proposito di invisibilità potrebbe interessarvi l'articolo "la realtà del mantello dell'invisibilità di Harry Potter".
Nota. Il buco nero è tale perché ogni cosa, luce compresa, che vi entra scompare nella singolarità. Nella vita quotidiana il colore di un oggetto è funzione della quantità (percentuale) e qualità (lunghezza d'onda) della luce incidente che viene riflessa (per approfondimenti vi rimando all'ottima sezione sul colore della Stanford University).
Ma possiamo perdonare al grande Jack London questo errore scientifico a fini narrativi.
La ricerca del nero assoluto è tuttavia una realtà, per fini che vedremo poi, con miglioramenti continui che sono culminati con quello che si riteneva il top cioè il Vantablack ®.
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| Non è photoshop ma l'effetto di spruzzare sulla statua il Vantablack. Se non vi basta, la BMW ha un modello, VBX6, con carrozzeria "nero assoluto". (image credit: Surrey NanoSystems via focus.it) |
Verbo declinato al passato perché poco tempo fa i ricercatori del MIT hanno annunciato un nuovo materiale, ancora senza nome, che (parodiando il claim di Tim Cook) è "il più scuro di sempre" grazie alla sua capacità di assorbimento della luce superiore al 99,995 per cento contro il 99,96 per cento di Vantablack. Può sembrare un miglioramento esiziale visto che si parla di decimali ma traducendo in linguaggio semplice il nuovo materiale riflette 10 volte meno luce del Vantablack.
La composizione di questo nuovo materiale è, a grandi linee simile a quella del Vantablack (nanotubi di carbonio o CNT) con una particolare struttura e geometria (allineati verticalmente) che appaiono come microscopiche stringhe che svettano dalla superficie come una piccola foresta.
Come spesso avviene nella scienza, la scoperta è frutto del caso nel senso che la si è ottenuta mentre si cercava altro. Proprio qui sta la differenza tra uno scienziato ed uno che "si occupa di cose scientifiche" cioè nella capacità di vedere oltre un risultato inatteso e comprenderne potenzialità al di fuori della ricerca in corso. Nello specifico i ricercatori stavano testando nuovi approcci per produrre CNT su materiali elettricamente conduttivi come l'alluminio; durante uno di questi esperimenti si resero conto che sul supporto di alluminio pretrattato per la reazione di sintesi (e già scuro di suo) il nero diventava via via "più nero". La conferma a questa sensazione visiva venne da test che mostrarono una assorbanza quasi assoluta.
Non è ben chiaro perché i CNT organizzati in tal modo siano così foto-assorbenti ma il risultato rimane.
Il nuovo nero da record è stato anche oggetto a New York di una installazione artistica, intitolata The Redemption of Vanity, dell'artista del MIT Diemut Strebe. Un'opera invero già preziosa di suo se si pensa che l'oggetto è un diamante giallo naturale da 16,78 carati (valore 2 milioni di dollari) rivestito con il nuovo materiale: invece di apparire come una gemma brillante, scintillante e altamente riflettente appare come un vuoto senza luce.
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| Una spruzzata del nuovo materiale e la lucentezza del diamante scompare (immagino dato il costo dello stesso che sia facile da rimuovere ...). Credit: Diemut Strebe via MIT news |
Quali applicazioni per il nero assoluto? Ad esempio nella strumentazione ottica (fotocamere, telescopi e perfino nei telescopi spaziali) in cui la rimozione di luce e bagliore ha un valore fondamentale.
La ricerca è stata pubblicata su ACS Applied Materials & Interfaces.
Nota di "colore" La gara per ottenere il prodotto più di nero è uscita dall'alveo accademico coinvolgendo gli artisti. L'artista Anish Kapoor possiede la licenza esclusiva per l'utilizzo di Vantablack; questo ha provocato la "risposta" di un altro artista, Stuart Semple, che ha sviluppato la sua linea di pigmenti e sta cercando di surclassare il collega rivale con una versione beta di Whiteest White che dichiara di riflettere il 99,6% della luce.
- MIT engineers develop “blackest black” material to date
MIT news
- Breakdown of Native Oxide Enables Multifunctional, Free-Form Carbon Nanotube–Metal Hierarchical Architectures
Kehang Cui & Brian L. Wardle, (2019) ACS Applied Materials & Interfaces.
