Neue Lacktechnologie bietet verbesserte Isolierung

In einem bedeutenden Schritt in Richtung Energieeffizienz und Nachhaltigkeit haben Forscher der Stanford University einen bahnbrechenden Fortschritt auf dem Gebiet der Gebäudeisolierung vorgestellt.

Ihre innovative Farbformulierung, die in einem vielfältigen Farbspektrum erhältlich ist, birgt das Potenzial, die Art und Weise, wie Gebäude und verschiedene Räume die Temperaturregelung verwalten, zu revolutionieren. Durch die Reduzierung des Heiz- und Klimatisierungsbedarfs versprechen diese Farben nicht nur erhebliche Kosteneinsparungen, sondern auch eine bemerkenswerte Reduzierung der CO2-Emissionen.

Raumheizung und -kühlung tragen derzeit zu einem erheblichen Teil des weltweiten Energieverbrauchs und der Treibhausgasemissionen bei. Die neuen Farben von Stanford haben gezeigt, dass sie das Potenzial haben, diese Probleme erheblich zu mildern.

Die kürzlich in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Studie zeigt, dass die neuen Farben den Heizenergieverbrauch bei kalten Bedingungen um bis zu 36 % und den Kühlenergiebedarf bei warmen Bedingungen um fast 21 % senken können. Dies entspricht einem Rückgang des Energieverbrauchs für Heizung, Lüftung und Klimaanlage (HLK) um 7,4 % für ein typisches mittelgroßes Wohnhaus in verschiedenen US-Klimazonen im Laufe eines Jahres.

Professor Yi Cui, eine prominente Persönlichkeit in den Bereichen Materialwissenschaft und -technik, Energiewissenschaft und -technik sowie Photonenwissenschaft am SLAC National Accelerator Laboratory, unterstreicht die dringende Notwendigkeit einer Energieeinsparung sowohl bei der Heizung als auch bei der Klimatisierung. Da die globalen Temperaturen weiter steigen, nimmt der Einsatz von Klimaanlagen zu, insbesondere in Entwicklungsländern. Cui, der leitende Autor der Studie, betont die Dringlichkeit der globalen Energie- und Emissionsreduzierung, um sie an Null-Emissions-Zielen anzupassen.

Um dieser Herausforderung zu begegnen, suchte das Forschungsteam nach innovativen Wegen, um die Isolierung zu verbessern und den Wärmeaustausch zwischen Innenräumen und Außenumgebungen zu minimieren. Der Fokus auf neue Materialien für eine bessere Isolierung ist ein zentraler Aspekt bei der Verbesserung der Energieeffizienz in der gebauten Umwelt.

Im Mittelpunkt dieses Durchbruchs steht ein neuartiger Ansatz zur Farbkomposition. Im Gegensatz zu herkömmlichen emissionsarmen Lacken, die aufgrund ihres metallischen Silber- oder Grau-Looks oft nur eingeschränkt praktikabel sind, verfügen die neu erfundenen Lacke über einen zweischichtigen Aufbau.

Die untere Schicht aus infrarotreflektierenden Aluminiumflocken wird mit einer ultradünnen, infrarottransparenten Oberschicht mit anorganischen Nanopartikeln kombiniert. Dieses Design bietet nicht nur eine effiziente Isolierung, sondern auch eine breite Farbpalette für unterschiedliche Ästhetiken.

Bei Außenanwendungen reflektiert die Farbe einen erheblichen Teil des Infrarotlichts, was wesentlich zur natürlichen Erwärmung beiträgt. Indem der Lack den Großteil dieses Lichts durch die Farbschicht passieren lässt, verhindert er die Wärmeaufnahme durch Baumaterialien. Bei kälteren Bedingungen trägt die auf Innenwände aufgetragene Farbe dazu bei, die Wärme zu speichern, indem sie Infrarotwellen reflektiert.

Das Potenzial dieser Farben geht über traditionelle Gebäude hinaus. LKWs und Eisenbahnwaggons, die im Kühltransport eingesetzt werden und oft mit hohen Kühlkosten belastet sind, könnten von dieser Technologie profitieren. Der zweischichtige Aufbau ermöglicht die Anwendung auf unterschiedlichen Oberflächen, unabhängig von Form und Material, und bietet so eine verbesserte Wärmedämmung in verschiedenen Szenarien.

Darüber hinaus wurden Praktikabilität und Haltbarkeit nicht außer Acht gelassen. Die wasserabweisenden Eigenschaften der Farben gewährleisten Stabilität auch unter feuchten Bedingungen und ihre Widerstandsfähigkeit wurde durch die Einwirkung extremer Temperaturen und saurer Umgebungen bestätigt.

Die fortschrittlichen Farbformulierungen sind ein Höhepunkt interdisziplinärer Bemühungen, an denen angesehene Forscher wie Professor Zhenan Bao, Shanhui Fan und andere aus der angesehenen akademischen Gemeinschaft von Stanford beteiligt sind. Während das Team an der Feinabstimmung der Farben für praktische Anwendungen arbeitet, könnten ihre Bemühungen möglicherweise eine neue Ära im energieeffizienten Bauen und Transportwesen einläuten, mit positiven Auswirkungen sowohl auf die Umwelt als auch auf die Wirtschaft.

Diese bahnbrechende Forschung, die von Stanford Nano Shared Facilities, der Stanford Nanofabrication Facility und Oriental Yuhong North American unterstützt wird, ist vielversprechend für nachhaltige Fortschritte. Während eine US-Patentanmeldung läuft, steht die farbenfrohe Lösung zur verbesserten Isolierung kurz davor, die Sicht auf den Energieverbrauch in Gebäuden zu verändern.