Проект "Чёрное или белое?". Краска солнечный коллектор Какой цвет лучше всего отражает солнечные лучи
Известно, что поверхности, покрашенные обычной черной краской, поглощают около 85% падающего на них света. Но недавно разработанный метаматериал со сложной поверхностью может поглотить около 99% падающего на него света, таким образом, по отношению к этому материалу вполне употребим термин “чернее черного”.
Этот метаматериал, имеющий оптические свойства, описывающиеся гиперболическими зависимостями, имеет очень низкое значение коэффициента отражения, что может быть использовано для создания высокоэффективных солнечных батарей, фотодатчиков и новых стелс-технологий.
Исследователи из университета Пурду (Purdue University) и Норфолкского государственного университета (Norfolk State University), возглавляемые Евгением Наримановым, изготовили новый материал, использовав серебряные нанопровода, выращенные на поверхности алюминиевой пластины. Исследовав оптические свойства получившегося метаматериала, ученые обнаружили, что, несмотря на то, что и серебро и алюминий плохо поглощают свет, поверхность материала поглощает около 80% падающего света.
После этого, применив некоторые технологические хитрости, ученые сделали так, что строго упорядоченная поверхность материала в изобилии покрылась трещинами и дефектами, которые, как было рассчитано, резко уменьшили коэффициент отражения. Дальнейшие эксперименты показали, что такой “рифленый” метаматериал способен поглощать 99% от падающего света, но более того, такой коэффициент поглощения излучения сохраняется практически во всем диапазоне электромагнитных волн.
Как объяснили ученые, низкий коэффициент отражения нового материала объясняется наложением гиперболических оптических свойств изначального материала с непредсказуемыми свойствами дефектов, которые во много увеличили “глубину” гиперболического закона.
Исследователи полагают, что новый метаматериал послужит прототипом для создания новых материалов, которые будут эффективно поглощать все виды излучения электромагнитного диапазона. Поскольку поглощение света играет ключевую роль в эффективности солнечных батарей и других технологиях, исследователи планируют проводить дальнейшие работы, ориентируясь на направление солнечной энергетики.
— dailytechinfo.org —Комментарии:
Какого цвета одежду лучше носить летом?
Принято считать, что летняя одежда должна быть светлых цветов, так как позволяет отражать солнечные лучи, и в ней не так жарко человеку. Однако же, эксперты настоятельно рекомендуют в жаркие солнечные дни носить темную одежду. Именно она защитит нашу кожу от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, способных вызвать рак кожи, утверждают ученые.
Наиболее важная задача в солнечную погоду - уберечь кожу от вредного влияния ультрафиолета. Для этого, считают исследователи, люди должны облачаться в темную одежду, а не в яркие гавайские рубахи. Желтые рубашки защищают от солнечных лучей хуже всего. Мало кому придет в голову надеть на себя черную или темно-синюю одежду в жаркий солнечный день, однако ученые из Каталонского университета, Испания, советуют выбирать именно эти цвета. Цвет ткани имеет колоссальное влияние на ее защитные свойства от ультрафиолетового излучения, объясняют специалисты.
В особенности хорош в этом аспекте темно-синий и красный цвета – они защищают кожу лучше всего.
Большинство людей, отдыхающих на курортах, рассчитывают на одежду для защиты от палящих солнечных лучей, хотя обычного солнцезащитного крема было бы вполне достаточно. Следует помнить, что белые футболки и облегающие маечки, а также мокрые купальные костюмы плохо защищают от ультрафиолетовых лучей.
 |
Всем известно, что для здорового организма умеренное воздействие солнечных лучей очень даже полезно. Под их действием организм человека начинает производить витамин D, необходимый для формирования костей и защищающий организм от остеопороза - истончения и ломкости костей, которому подвержены многие пожилые люди. Кроме того, легкий загар - это прекрасное косметическое средство, которое идет большинству женщин.
Вместе с тем излишек солнца может причинить значительный вред. Ежегодно ученые проводят множество исследований, последние из которых подтвердили тот факт, что ультрафиолет способен ускорить преждевременное старение кожи.
Несмотря на то, что время старения кожи передается по наследству через гены, многое зависит и от количества нашего пребывания на солнце.
Старение, вызванное солнечным светом, начинается в тончайшем слое клеток. Клетки рогового слоя становятся грубыми и уплотняются. Меланоциты начинают неравномерно распределять меланин, ткани эластина сжимаются, меняются коллагеновые структуры, постепенно разрушаются ткани, которые делают нашу кожу упругой и гладкой. В результате кожа становится неровной, шероховатой на ощупь.
Как узнать, стареет ли ваша кожа от солнца или нет?
Сравните кожу в тех местах, куда попадают солнечные лучи, с теми местами, куда они не попадают: к примеру, внутреннюю сторону руки с внешней и с лицом. Если вы заметите разницу, не расстраивайтесь, а защитите себя от дальнейших повреждений кожи.
Как защитить свою кожу?
Защитить себя от солнечных лучей не очень сложно. Для этого совсем не обязательно всю жизнь проводить в тени. Следует соблюдать несколько простых правил:
не оставаться на солнце слишком долгое время;
избегать часов максимальной солнечной активности;
регулярно наносить на кожу солнцезащитные средства.
Основным компонентом солнцезащитной косметики являются вещества, способные поглощать ультрафиолетовые лучи солнечного спектра. В зависимости от спектра поглощения, они делятся на UVA- и UVB-фильтры
. Кроме того, существует ряд универсальных фильтров, противостоящих лучам обоих спектров.
Ожоги и болевые ощущения нам доставляют UVB-фильтры. А именно UVA виноваты в раннем появлении морщин, уменьшая упругость и эластичность кожи. Эти лучи действуют незаметно, не вызывая у человека дискомфорта или болевых ощущений. А раз человек не может их заметить, то, следовательно, не может избежать их в последующем. Поэтому эффективную защиту от лучей А специалисты считают основным средством сохранения молодости кожи.
 |
Каждое солнцезащитное средство имеет индекс защиты от солнца, который обозначается цифрами. Все современные кремы имеют два таких индекса. Первый SPF - обозначает уровень защиты от ультрафиолетовых b-лучей (UVB), второй - UVA - степень защиты от ультрафиолетовых a-лучей.
Кожа обычного человека начинает краснеть в среднем в течение 6-10 минут после появления на солнце. Обозначение SPF 12, например, сообщает, что кожа будет защищена от появления покраснения в течение 72-120 минут.
Существует еще одна зависимость. Крем SPF 15 блокирует от попадания на кожу примерно 93% UVB-лучей. Крем SPF 30 блокирует 97%. Крем SPF 50 блокирует 99%. Разница между 93, 97 и 99 процентами может показаться незначительной, однако если кожа слишком болезненно реагирует на солнечные лучи или имеется предрасположенность к раку кожи, дополнительные несколько процентов защиты сыграют решающую роль. Кроме того, обращаем внимание на то, что ни один крем не способен уловить 100% UV-излучения.
Чем больше численное значение индекса, тем выше уровень его защиты. Соответственно для нерасположенных к загару людей - индекс должен быть выше, для хорошо загорающих фототипов - ниже.
UVA PF до 2,7
- низкая защита (непродолжительная)
UVA PF от 2,8 до 5,4
- средняя защита
UVA PF от 5,5 до 8,1
- высокая защита (долговременная)
UVA PF более 8,2
- сверхвысокая защита.
Для людей с кожей, склонной к покраснениям и ожогам, оптимальными значениями будут являться - для SPF диапазон от 40 до 50, для UVA -15.
Как правильно наносить солнцезащитный крем?
Очень важным моментом является правильное нанесение крема, не стоит экономить крем - если крем наносить тонким слоем, то он не будет действовать вообще, или будет действовать неадекватно своему изначальному индексу. Крем наносится на всю поверхность тела, контактирующую с солнечным излучением (не забывайте про уши, область вокруг глаз и рта).
Ну и, кроме того, необходимо помнить, что наносить солнцезащитные препараты нужно за 10-15 минут до выхода на солнце - именно столько времени необходимо для того, чтобы защита начала действовать.
 |
Если, несмотря на все приложенные усилия, кожа все-таки покраснела, следует:
немедленно уйти с солнца и одеться;
нанести на обожженный участок кожи успокаивающее средство, которое снимет раздражение и увлажнит кожу;
можно воспользоваться народными средствами - молоком, кефиром или простоквашей, компрессами из крепкого чая;
вечером лечь спать обнаженным, насыпав на простыни детскую присыпку, которая будет препятствовать трению кожи о постельное белье.
Облупившуюся после ожога кожу ни в коем случае нельзя даже ненадолго подставлять под солнечные лучи, так как она еще слишком нежна и чувствительна.
Снова позагорать можно будет только спустя несколько недель, когда кожа полностью заживет. Использование при этом солнцезащитного средства с высоким фактором защиты, не ниже SPF 25-30, обязательно.
Кроме того, не стоит забывать о том, что риск заболеть раком кожи повышается с каждым новым ожогом.
Чтобы устранить конфликт между психологией людей и необходимостью сбережения энергии, группа учёных придумала белую краску, которая выглядит как чёрная. Визуальный обман позволит экономить ежегодно тысячи тонн топлива.
Всем известно, почему летом люди надевают, как правило, светлую одежду. Не из-за моды, главным образом, а из-за того банального факта, что белый цвет — хорошо отражает солнечные лучи.
Но когда речь заходит о покрытии зданий, почему-то логика уступает место моде.
Так, покрытия крыш очень часто делают тёмно-коричневыми или тёмно-зелёными. Другие тёмные цвета (вплоть до чёрного) — также встречаются нередко.
Учёные посчитали, что повышение коэффициента отражения крыши, к примеру, с 20% (обычная серая краска) до 55% (обычная «почти-белая» краска) — сократило бы расход энергии на кондиционирование на 20%.
А ведь покрытия, которые отражают и вовсе лишь 4-8% солнечного цвета, по статистике, также немало распространены.
Речь, прежде всего, о США, где группа учёных озаботилась проблемой «неправильных» крыш. В этой стране кондиционеры дают ощутимую долю в национальном потреблении энергии.
То же справедливо и в отношении многих других жарких стран. И даже в холодной России едва ли кто отказался бы сократить свои счета за электричество, которое тратится летом.
Памятуя о бережном отношении к природе-матушке, Хашем Акбари (Hashem Akbari) и его коллеги из лаборатории Беркли (Berkeley Lab) несколько лет назад приступили к поиску выхода из ситуации.
Кажется, дело то — элементарное. Нужно просто красить крыши белым. Но, как оказалось, американцы не хотят этого делать (думаем, то же можно сказать о жителях большинства других стран, в которых также преобладают неэкономичные тёмные крыши).
Ведь крыши — важный элемент дизайна дома. И массы предпочитают яркие тона: кирпично-красный, тёмно-зелёный, различные оттенки коричневого или синего.
Скучный и блёклый белый или светло-серый — почти никто не желает и знать.
Поскольку изменить привычки миллионов учёные не могли, решили: «Что ж, мы не ищем лёгких путей». И разработали-таки материалы, которые выглядят тёмными, но на деле отражают значительную часть солнечной радиации.
Проделали этот фокус в отделении экологических энергетических технологий лаборатории Беркли (Environmental Energy Technologies Division), где собственно Акбари и работает.
Сама идея элементарна и изящна — нужно было создать покрытия, которые обладали бы огромной отражающей способностью в ближнем инфракрасном спектре, в котором Солнце излучает более половины своей энергии.
Но вот воплощение идеи оказалось не простым. Ведь добавляя разнообразные вещества в краски или иные цветные материалы (пластик, керамическая черепица и так далее), нужно было добиться внешнего сходства с обычными «горячими» покрытиями.
Учёным пришлось перепробовать уйму сочетаний пигментов, учитывая их влияние друг на друга, и ещё подобрать их индивидуально к различным цветам и типам покрытий.
В лаборатории даже компьютерную программу специальную написали, чтобы анализировать поглощение и рассеивание излучения смесью веществ выборочно — на отдельных узких частотах.
А в результате американцы создали такие материалы, которые, будучи внешне неотличимыми от коричневого, тёмно-красного или зелёного, так любимыми домовладельцами (и строителями), отражают в несколько раз больше солнечной энергии.
При этом физики подумали и о технологии изготовления покрытий из этих материалов.
Самое интересное, усилия лаборатории Беркли не пропали даром — при содействии её учёных целый ряд производителей покрытий для крыш (не только в США) с недавних пор ввёл в свою программу так «холодные-тёплые» материалы.
Холодные — по фактическому нагреву от Солнца, а тёплые — по визуальной тональности цвета.
Распределение излучения Солнца по частотам (иллюстрация с сайта lbl.gov).
Некоторые промышленники почти полностью перешли на новые краски. А в Калифорнии даже разработали стандарт, призванный сделать «холодные крыши» обычными при строительстве новых домов.
Больше всего учёным пришлось возиться с так называемой мягкой черепицей (а она — одно из самых популярных покрытий в мире).
Такие плитки состоят из стекловолоконных листов, покрытых битумом, на который напыляют мельчайшую базальтовую или каменную крошку с красителем.
Адаптировать идею инфракрасных пигментов к этим гранулам было непросто, но вот недавно в Беркли объявили о создании их промышленными партнёрами первых образцов таких мягких плиток — тёмных и даже совершенно чёрных на вид, но «белых» в смысле отражения энергии. Скоро они появятся в продаже.
В основе этого нового материала кремния, который после кислорода является самым распространенным элементом на планете.
Разрушительная сила солнечного света огромна. Даже самые устойчивые структуры разрушаются просто под действием солнечного тепла. Для борьбы с этой естественной убылью, команда ученых из отдела прикладной физики при Университета Джонса Хопкинса (США) разработала новую краску, которая побуждает солнечный свет отражаться даже от металлических материалов, а следовательно не повышать температуру поверхности, а также продлевать срок ее службы.
«Большинство структур, присутствующих в автомобилях и домах на основе полимеров, разрушаются под воздействием ультрафиолетовых лучей солнечного света. Так что со временем они, в конце концов, теряют свой цвет и свои свойства. Кроме того, полимеры также имеют тенденцию выделять летучие органические соединения, которые могут нанести ущерб окружающей среде», сообщает руководитель исследования Джейсон Бенкоски.
Затем ученые обратили внимание на кремний. Его модифицированная версия в виде силикатного калия обычно растворяется в воде, они преобразовали это соединение, так что при распылении на поверхность она высыхает, становясь водостойкой не теряя свои свойства.
В отличие от акрила или другой краски, эта поверхность практически неорганическая, что продлевает ее срок службы. Он разработана так, чтобы сохранять металлическую поверхность, предотвращать растрескивание и ухудшение металлических поверхностей за счет отражения всего солнечного света. Она не поглощают солнечный свет, за счет чего любая поверхность с ее покрытием будет оставаться такой как температура воздуха или даже немного ниже. Черепичные крыши, автомобили, корабли, электронные устройства – это практическое применение этой инновационной краски.
«Если мы сделаем краску способную сохранить температуры покрытой площади под температуру внешнего воздуха, то мы сможем снизить скорость коррозии и другие разрушения. Вы можете покрасить крышу своего дома, чтобы сохранить свежесть и в летнее время уменьшить за счет этого кондиционирование воздуха», сообщает Бенкоски.
Исследование было представлено Американскому химическому обществу (American Chemical Society ).
Бангладешский художник Тайеба Бегум Липи (Tayeba Begum Lipi) получает предметы, соединяя множество бритвенных лезвий. Острые металлические объекты превращаются в детские коляски, теннисную обувь, чувственные ткани, швейные машины и многое другое. ...
Когда вы были моложе, вас учили, что вулканы содержат центральную камеру, заполненную расплавленным материалом, называемым магмой. Но британское исследование утверждает, что внутри вулкана нет такого подземного пространства, только много маленьких...
Традиционно летнюю одежду шьют из тканей светлых цветов. Считается, что светлая одежда отражает солнечные лучи, и человеку не так жарко на солнце. Однако же, эксперты настоятельно рекомендуют в жаркие солнечные дни носить темную одежду. Именно она защитит нашу кожу от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, способных вызвать рак кожи.
Люди, желающие уберечь себя от вредоносных ультрафиолетовых лучей, должны облачатся в темную одежду, а не в яркие гавайские рубахи, считают эксперты. Желтые рубашки защищают от солнечных лучей хуже всего. Мало кому придет в голову надеть на себя черную или темно-синюю одежду в жаркий солнечный день, однако ученые из Каталонского университета, Испания, советуют выбирать именно эти цвета. «Цвет ткани имеет колоссальное влияние на ее защитные свойства от ультрафиолетового излучения», - рассказывает автор исследования, доктор Астенсьон Рива (Ascension Riva).
Традиционные для теплой погоды белый и желтый цвета подвергают человека большему риску появления рака кожи, утверждают ученые. А темные и более насыщенные цвета лучше поглощают солнечные лучи. В особенности хорош в этом аспекте темно-синий и красный цвета – они защищают кожу лучше всего. Об этом ученые рассказали на страницах журнала Industrial and Engineering Chemistry . В ходе работы они окрашивали одинаковую хлопковую ткань в различные оттенки красного, голубого и желтого цветов, а затем измеряли способность каждого образца поглощать ультрафиолетовые лучи.
Большинство людей, отдыхающих на курортах, рассчитывают на одежду для защиты от палящих солнечных лучей, хотя обычного солнцезащитного крема было бы вполне достаточно. Следует помнить, что белые футболки и облегающие маечки, а также мокрые купальные костюмы, плохо защищают от ультрафиолетовых лучей. Ученые уверены, что эта информация может быть полезной не только потребителям, но и производителям одежды для создания продукции, способной эффективно защитить от солнца.