Amerikanische Wissenschaftler haben die bisher weißeste Wandfarbe entwickelt: Sie reflektiert mehr als 98 Prozent des einfallenden Sonnenlichts und ihre Oberfläche bleibt selbst in der Mittagshitze 4,5 Grad Celsius unter der Umgebungstemperatur. Nachts ist sie sogar 10,5 Grad kühler als die Umgebung. Die Kühlungsleistung der Farbe auf der Basis von Bariumsulfat beziffern die Forscher um Xiulin Ruan von der Purdue University in West Lafayette (Indiana, USA) auf mehr als 100 Watt pro Quadratmeter. Sie beschreiben die Eigenschaften der Farbe im Fachmagazin «ACS Applied Materials & Interfaces».
Die Forschergruppe um Ruan hatte bereits im vergangenen Oktober eine weiße Farbe vorgestellt, die in der Mittagssonne kühlen kann. Damals waren es aber nur 1,7 Grad Celsius und die Kühlleistung betrug 37 Watt pro Quadratmeter. Die Steigerung der Leistung auf bis zu 117 Watt pro Quadratmeter, die bei einem Feldversuch gemessen wurde, geht auf einen Wechsel des Hauptinhaltsstoffes zurück: Bariumsulfat statt Kalziumkarbonat. Bariumsulfat ist in Form von winzigen Partikel mit Größen von 270 bis 530 Nanometern (millionstel Millimetern) in der Acrylfarbe verteilt. Die Partikel machen etwa 60 Prozent der Farbe aus.
«Eine hohe Konzentration von Partikeln, die auch unterschiedliche Größen haben, verleiht der Farbe die breiteste spektrale Streuung, die zum höchsten Reflexionsvermögen beiträgt», wird Koautor Joseph Peoples in einer Mitteilung der Purdue University zitiert. Hinzu kommt die Eigenschaft der Farbe, Wärmestrahlung ganz überwiegend im sogenannten «atmosphärischen Fenster» abzugeben: Für die Wellenlängen von etwa acht bis 14 Mikrometern (tausendstel Millimetern) ist die Lufthülle weitgehend durchlässig und die abgegebene Wärmestrahlung erreicht fast ungehindert das Weltall.
Ihr höchstes Reflexionsvermögen (98,1 Prozent) erreichte die Bariumsulfatfarbe bei einer durchschnittlichen Dicke von lediglich 400 Mikrometern. Bei weiteren Versuchen zeigte sich, dass das Reflexionsvermögen auch nach drei Wochen im Rahmen der Messungenauigkeit gleich bleibt. Die Zähflüssigkeit (Viskosität) war vergleichbar mit einer kommerziellen Wandfarbe, der Abrieb war etwas höher. Dass die Kühlungsfarbe handelsüblichen Farben so ähnlich sei, mache sie benutzerfreundlich, betonen die Forscher.
Das weißeste Weiß als Gegenstück zum schwärzesten Schwarz
«Wenn Sie diese Farbe verwenden würden, um eine Dachfläche von gut 90 Quadratmetern zu bedecken, könnten Sie schätzungsweise eine Kühlleistung von 10 Kilowatt erhalten», sagt Mitautor Xiulin Ruan, Professor für Maschinenbau an der Purdue University. «Das ist leistungsfähiger als die zentralen Klimaanlagen, die in den meisten Häusern verwendet werden.»
Im Vergleich zum weißesten Weiß ist das schwärzeste Schwarz noch effektiver: Es reflektiert nur etwa 0,05 Prozent des einfallenden Lichts. Gefunden wurde ein solches Schwarz beispielsweise bei Paradiesvögeln, etwa dem Wahnesparadiesvogel (Parotia wahnesi). Dort sorgen Mikrostrukturen in den Federn für eine extreme Streuung des Lichts. Aber auch mit Farbpigmenten ist ein solcher Wert erreichbar, nämlich beim Tiefsee-Anglerfisch (Oneirodes). Das schwärzeste synthetische Material kommt auf ein Reflexionsvermögen von lediglich 0,045 Prozent.
