Материалы не отражающие солнечные лучи. Солнечный ликбез: что необходимо знать о солнце и солнцезащитных кремах. Преимущества и недостатки технологии УФ-отверждения

Ткань, цвет и ультрафиолет

Фото 1 из 6

“Вторая кожа” против солнца

Всем давно известен факт, что летом синтетику и черные платьица лучше забросить подальше, а вместо этого облачиться в светлые натуральные материи, что, впрочем, полезно и для тела, и для настроения. Давайте попробуем разобраться, какие именно цвета и материалы помогают “укротить” ультрафиолет.

Цвет

Считается, что светлые тона лучше отражают тепло и ультрафиолетовое излучение, тогда как темные, отражая свет, пропускают саму вредную радиацию. И, как и темные, яркие тона плохо защищают от “вредного” солнца. От этого и отталкиваемся, составляя палитру летнего гардероба. Следуя модной нынче морской тематике в одежде, синий заменим на небесно-голубой. Летним вариантом модного коричневого может стать элегантный бежевый, а от красного и ярко-розового лучше отказаться в пользу нежных оттенков коралла и чайной розы. Кстати, согласно исследованиям, именно бледно-розовый цвет держит пальму первенства по своим светоотражающим качествам, разделив ее разве что с чистым белым, который летом вообще вне конкуренции по своим защитным свойствам.

Ткань

Что же касается состава ткани, то тут летом, безусловно, нужно отдавать предпочтение натуральным материалам, которые отличаются способностью поглощать и рассеивать ультрафиолетовые излучения. Большинство синтетических материалов вообще не пропускают воздух, создавая в жару эффект бани и увеличивая угрозу солнечного ожога. А вот пресловутый полиэстер, который входит в состав многих тканей, обладает хорошей сопротивляемостью высокой температуре и одновременно способен выводить избыток влаги от тела, создавая температурный баланс. Но все эти качества предохраняют скорее от тепла, чем от ультрафиолетовых лучей. Если уж и выбирать среди искусственных тканей, то лучше отдать предпочтение вискозе, которая из синтетических материалов считается наиболее естественной.

Безусловно, на открытом солнце лучше одеваться в хлопчатобумажную одежду. Натуральный хлопок, облегая тело, рассеивает солнечные лучи. А вот любимый всеми в летнюю жару тонкий шелк, будет довольно плохим защитником от солнца. Хотя его текстура довольно прочная, шелк очень чувствителен к ультрафиолетовым лучам: не защищая от солнечной радиации, сама ткань быстро теряет свои свойства и изнашивается при длительном нахождении на солнце. Идеальным же вариантом для лета станет старый добрый лен – этот материал гораздо плотнее хлопка, является очень хорошим свето- и теплоизолятором и вдобавок считается природным антисептиком!

Дополнительная защита

Увы, ни одна самая натуральная и прочная ткань не может гарантировать 100% защиту от ультрафиолета. Сегодня на помощь приходят материалы с дополнительными свойствами. Некоторые западные производители начали создавать специально обработанную так называемую солнцезащитную одежду, которая пропускает всего несколько процентов вредных лучей. Однако у различных производителей степень защиты одежды тоже отличается. Каждая из таких вещей обязательно маркирована специальным знаком, для обозначения которого используется индекс UPF (ultraviolet protection factor или фактор защиты от ультрафиолета). Чем выше этот индекс, тем лучше защита. В то время как рекомендованный уровень защиты равен 15 единицам, у обычной хлопчатобумажной футболки он равняется 5-8, а у солнцезащитной одежды колеблется от 15 до 50, то есть степень защиты в этом случае повышается в 3-5 раз. Обычно она выполнена из ткани с более плотным плетением или покрыта специальным веществом. Степень защиты можно также повысить с помощью специального состава в виде порошка Rit Sun Guard (пока не обнаруженного на отечественном рынке) – для этого достаточно просто поместить его в стиральную машинку.

Эффект солярия на пляже, или загораем под купальником

Что ж, если на душной улице мы стремимся защититься от утомительного солнца, то на пляже с досадой думаем о необходимости носить купальник, который так мешает в достижении ровного загара. Но, не спешите расстраиваться – не так давно выход все же был найден в виде совершенно нового поколения купальников, которые пропускают до 70% солнечных лучей и в то же время обеспечивают коже защиту, которая по уже известному нам индексу равняется от 4 до 8 единицам. На данный момент в производстве подобных купальников монополию держит фирма Solar.

Эффект ровного загара, которым и хороши эти чудо-купальники, достигается за счет специальной ткани с тысячами микропор, при растяжении позволяющим лучам попасть на кожу. Другими словами, эта ткань визуально напоминает сеточку. Кстати, не забудьте нанести на кожу под таким купальником солнцезащитный крем с немного меньшим солнцезащитным фактором, чем тот, который вы используете для открытых участков. Чтобы материал не просвечивался, все купальники данной серии сделаны из ткани с контрастным, обычно мелким узором, что очень даже кстати. Ведь “цветастость” одновременно является еще и модной тенденцией, пришедшей на смену однотонным материям. Такой узор создает оптический обман, приковывая внимание и не давая глазу увидеть что-либо сквозь ткань. Немаловажно: эффект сохраняется и в мокром состоянии.

Итог: наслаждайтесь летним солнцем, но делайте это либо в меру, либо в правильной одежде! Ну, а в остальном советую про меру забыть: уж отдыхать – так по полной!

Подписывайся на наш telegram и будь в курсе всех самых интересных и актуальных новостей!

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.

Комментарии:

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.

Гуженко Артём

В данной работе ученик пытается выяснить, действительно ли чёрный цвет сильнее притягивает солнечные лучи, а белый их отталкивает.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Исследовательская работа по теме «Чёрное или белое?»

Руководитель: Овсянникова М.Н.,

Учитель начальных классов

Однажды в жаркий летний день мы с мамой и папой собрались пойти на прогулку. Я надел чёрную футболку и тёмную кепку, но мама сказала, что в этой одежде мне будет жарко, так как чёрный цвет сильнее притягивает солнечные лучи. Я, конечно, послушал маму и переоделся в светлую одежду, но решил подумать над этим вопросом. Почему тогда в странах Африки живут люди с чёрным цветом кожи, ведь должно быть им очень жарко. И почему на холодном севере живут белые медведи, наверное, им холодно?

Проблема

Действительно ли белый цвет отражает солнечные лучи, а чёрный «притягивает» их?

Гипотезы

Возможно, лучи «не видят» белый цвет?

Предположим, что тёмная одежда просто ярче и заметнее.

Допустим, что это просто суеверная примета.

Цель

Выяснить, действительно ли чёрный цвет сильнее притягивает солнечные лучи, а белый их отталкивает.

Задачи

Познакомиться с дополнительной литературой и материалами интернета по данному вопросу;

Обратиться к учителю физики за консультацией;

Провести опыт для подтверждения или опровержения данного вопроса;

Подготовить презентацию - отчёт о проведённой работе.

Теоретическая часть

Сначала я решил выяснить, почему в Африке живут люди с чёрным цветом кожи. Если чёрный притягивает сильнее солнечные лучи, то этому народу не позавидуешь…

Из книг и энциклопедий я узнал, что согласно древней легенде, раньше все люди имели черный цвет кожи. Однажды они обнаружили озеро с водою, окрашивающей человека в белый цвет, который после уже не смывался. Люди пошли к этому озеру и, окунувшись в него, приобретали белый цвет кожи. Когда же дошла очередь до жителей Африки, воды в озере осталось уже настолько мало, что они смогли окунуть в воду всего лишь ладони рук и ступни ног. Вот почему африканцы черные.

Существует еще одно объяснение, почему в жарких странах есть люди с черной кожей, которое более похоже на правду, чем легенда.

Оказывается, кожа таких людей богата меланинами, то есть веществами, которые содержатся в коже, человеческих тканях, волосах и даже сетчатке глаза. Меланины широко распространены в растительных и животных тканях. Они определяют окраску кожи и волос, например масти лошадей, цвет перьев птиц, чешуи рыб. А еще меланины поглощают лучи ультрафиолета и, соответственно, защищают ткани от ожогов. То есть, природа сама придумала, как оберегать жителей жарких стран от ожогов и сделала их черными.... Так значит, люди с тёмным цветом кожи лучше защищены от ультрафиолета, а не от света или тепла. Вот и весь вопрос…

Но почему на холодном севере живут белые медведи? В месте обитания этих хищников очень холодно, поэтому каждый солнечный луч, дающий тепло ценен. А белый окрас шерсти медведей, должно быть, хорошо отражает свет – вот темная шерсть нагревалась бы гораздо лучше. Но тогда медведь среди льдов и снега стал бы издали виден. Бояться хищнику некого – при его размерах врагов у него просто нет. После запрета охоты на белых медведей они и людей бояться перестали. А вот маскировка на охоте очень даже нужна. Ведь среди белоснежного пейзажа только черные глаза, нос и губы выдают мишку, подбирающегося к добыче.

Оказывается, кожа белого медведя черная! А как же свет пробивается к телу через толстую шубу? На самом деле шерстинки полые (пустые) внутри, и лучи легко доходят до черной кожи, которой и передают тепло.

Из дополнительной литературы и от учителя физики я узнал, что все цвета, встречающиеся в природе, делят на ахроматические (бесцветные) и хроматические (цветные).

К ахроматическим относятся белый и черный, а также все серые цвета, которые получают смешением белого и черного цветов. Ахроматические цвета в спектре отсутствуют. В природе не существует таких тел, которые полностью отражали бы весь падающий на них световой поток, и все тела в той или иной мере поглощают свет.

Чёрные и белые цвета по-разному отражают свет. Самое сильное отражение имеет порошок окиси магния, являющийся самым белым предметом.

А вот лучше всего поглощает свет черный бархат, он кажется нам самым черным предметом.

Практическая часть

Для того, чтобы убедиться в том, что поверхности тёмного цвета лучше поглощает свет проведём эксперимент.

Нам понадобятся две пластмассовые бутылки с закрученными пробками. Одну бутылку выкрасим в чёрный цвет, другую обернем белым скотчем. Подвесим бутылки горлышками вниз, между ними поставим настольную лампу. Она должна располагаться довольно близко к бутылкам, на равном расстоянии от каждой.

Шилом проделаем в пробках отверстия, вставим в них прозрачные шланги. Свободные концы шлангов подвесим на уровне дна бутылок. В результате каждая бутылка со шлангом должна напоминать английскую букву «U».

Теперь полученную конструкцию необходимо наполнить водой. Снимем бутылки, отсоединим шланги. Нальем воду в первый шланг до половины, выльем ее в бутылку. Для наглядности добавим в воду марганцовку. Закрутим пробку, вставим шланг и подвесим бутылку. Жидкость заполнит нижнюю часть шланга. То же самое проделаем со второй бутылкой. Когда вся конструкция примет начальное положение, жидкости в двух шлангах должны находиться на одном уровне. Включим лампу и проследим за тем, что происходит.

Результат

После включения лампы, практически сразу начала свое движение вода в шланге, который подсоединен к черной бутылке. Она поднялась по шлангу вверх и начала выходить наружу. Вода из трубки, присоединенной к белой бутылке, поднялась незначительно. Что из этого следует? Включенная лампа нагревает бутылки и воздух в них. При нагревании воздух расширяется и давит на воду в шланге. Под давлением воздуха она поднимается вверх и достигает кончика шланга тем быстрее, чем быстрее будет нагреваться воздух, а, следовательно, и поверхность самой бутылки. Из опыта видно, что первой к финишу пришла вода из шланга, который соединён с чёрной бутылкой. Кроме цвета, бутылки ничем не отличались, условия эксперимента для них были одинаковыми. Из этого следует, что чёрные поверхности нагреваются быстрее.

Выводы

Таким образом, гипотезы, что лучи «не видят» белый цвет, что тёмная одежда просто ярче и заметнее или, что это просто суеверная примета не подтвердились.

В результате опыта я выяснил, что чёрный цвет лучше, чем белый, поглощает свет. Значит, действительно, в жаркую солнечную погоду нужно носить светлую одежду.

Практическая значимость

Материалы работы можно использовать на уроках окружающего мира и для бесед по профилактике солнечного или теплового удара с детьми в летнем оздоровительном лагере. ;

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.