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Kühlend auch bei voller Sonne: Professor Xiulin Ruan und Doktorand Joseph People (v.l.) bei der Untersuchung der Purdue-Strahlungskühlfarbe.
(Foto: Jared Pike, School of Mechanical Engineering at Purdue University/dpa)

Freitag, 23. Oktober 2020

Man kennt es etwa aus Griechenland: In warmen, sonnenreichen Regionen der Erde sind viele Häuser weiß, um die Räume kühl zu halten. Nun entwickeln Forscher eine Farbe, die selbst in der Mittagssonne kälter ist als ihre Umgebung. Das dürfte angesichts der Klimaerwärmung an vielen Orten wichtig werden.

Eine neu entwickelte Anstrichfarbe bleibt selbst in der Mittagssonne unterhalb der Umgebungstemperatur, denn sie reflektiert 95,5 Prozent der Sonnenstrahlung. Möglich machen dies einerseits ein hoher Anteil an winzigen Partikeln, die das Sonnenlicht größtenteils reflektieren, und andererseits eine effiziente Strahlungskühlung, die Wärme ins Weltall abgibt.

Das Infrarotbild zeigt, dass das mit der Strahlungskühlfarbe Purdue gemalte P viel kühler ist als der Hintergrund aus kommerzieller Farbe.
(Foto: Xiangyu Li, School of Mechanical Engineering at Purdue University/dpa)

"Diese Farbe kann sogar zur Bekämpfung des Klimawandels verwendet werden, da sie Sonnenlicht abweist und Wärme in den Weltraum abgibt", betont Xiulin Ruan von der Purdue University in West Lafayette (US-Bundesstaat Indiana). Sein Team stellt die Farbe im Fachmagazin "Cell Reports Physical Science" vor.

In vielen Ländern werden seit Jahrhunderten weiße Anstriche auf Häusern verwendet, um die Innenräume kühl zu halten. Inzwischen werden auch Anstrichfarben verkauft, die bis zu 90 Prozent des einstrahlenden Sonnenlichts reflektieren. Aber, so halten Ruan und Kollegen fest: "Keine der Farben hat eine vollständige Abkühlung unter die Umgebungstemperatur am Tag erreicht."

Nutzung von Kalziumkarbonat

Um dies zu ermöglichen, nutzen sie ein weit verbreitetes und preisgünstiges Material, das teilweise schon jetzt Farben als Füllstoff beigemischt wird: Kalziumkarbonat. Als Grundlage der Farbe dienen Acryl und ein Lösungsmittel, in die Kalziumkarbonat-Partikel eingerührt werden. Diese machen rund 60 Prozent der Farbe aus und weisen eine sehr breite Größenverteilung im Bereich von Nanometern (Millionstel Millimetern) auf.

"Licht kann von Partikeln, die eine mit der Wellenlänge vergleichbare Größe haben, stark gestreut und reflektiert werden", schreiben die Forscher. Durch die unterschiedlichen Partikelgrößen kann die Anstrichfarbe das Sonnenlicht im Wellenlängenbereich von 250 bis 2500 Nanometern größtenteils reflektieren.

Hinzu kommt die Fähigkeit von Acryl, die Wärmestrahlung überwiegend im sogenannten atmosphärischen Fenster abzugeben: Für die Wellenlängen von etwa 8 bis 14 Mikrometern (Tausendstel Millimetern) ist die Lufthülle weitgehend durchlässig und die Strahlung erreicht fast ungehindert das Weltall.

Nachts 10, zur Mittagszeit fast 2 Grad kühler

Diese "Kühlungsstrahlung" ist ein wesentlicher Bestandteil der passiven Kühlung. Die Kühlleistung ihrer Farbe beziffern die Forscher anhand von Versuchen auf 37 Watt pro Quadratmeter. Bei einem mehrtägigen Versuch Ende März 2018 in West Lafayette war die Farbe nachts rund 10 Grad Celsius kälter als die Umgebung. Am Tag war sie selbst zur Mittagszeit, wenn die Sonne im Zenith stand, noch mehr als 1,7 Grad kühler.

"Unsere Farbe ist mit dem Herstellungsprozess von handelsüblichen Farben kompatibel und die Kosten können vergleichbar oder sogar niedriger sein", wird Ruan in einer Mitteilung seiner Universität zitiert. Zudem, so die Forscher, habe sich die Farbe in Tests als wetterbeständig erwiesen. Allerdings sei sie etwas weniger abriebfest als kommerziell erhältliche Farbe.

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[karfingo]

Nützt die Farbe auch um die Fukushima Reaktoren zu kühlen?
Dann braucht kein radioaktives Wasser ins Meer gekippt zu werden.