Aux États-Unis, les systèmes de climatisation sont responsables d’environ 15 % de l’énergie consommée par le secteur du bâtiment. Grâce au nouveau matériau, encore au stade du laboratoire, inventé par des chercheurs de l’université de Stanford, des économies substantielles pourraient être réalisées dans ce domaine.
Des ingénieurs de l’université de Stanford ont mis au point un revêtement innovant destiné à aider à climatiser les bâtiments. Leurs résultats, publiés récemment dans Nature, indiquent que leur procédé permettrait de maintenir la température intérieure à près de 5 °C en dessous de la température extérieure. Sans avoir à faire appel à une quelconque source d’énergie. Au cœur de l’invention, un matériau ultramince (seulement 1,8 micron d’épaisseur) et multicouche dont l’action est double. Un, il permet de réfléchir le rayonnement du soleil pour éviter que la chaleur ne pénètre dans le bâtiment ; deux, il permet d’absorber la chaleur à l’intérieur du bâtiment pour la renvoyer vers l’extérieur, sans pour autant réchauffer l’air alentour.
Dans les pays du Sud, les habitations sont généralement couvertes d’un toit blanc qui réfléchit la lumière du soleil. De quoi limiter l’apport de chaleur dans les maisons. Le même principe s’applique, avec une efficacité remarquable, au revêtement inventé par l’équipe du professeur Shanhui Fan. Le matériau renvoie en effet 97 % du rayonnement solaire qui le frappe. La véritable innovation repose toutefois sur sa seconde propriété. Rappelons que les objets, tout comme les êtres vivants, émettent de la chaleur sous la forme d’un rayonnement infrarouge, invisible à l’œil nu. C’est la chaleur de ce rayonnement que nous ressentons, par exemple, lorsque nous nous tenons devant un four fermé. Cela même que le revêtement mis au point par les chercheurs de Stanford permet d’évacuer vers l’extérieur des bâtiments.
Des ingénieurs de Standord ont mis au point un matériau qui permet de refroidir les bâtiments. Celui-ci agit d’abord comme un miroir pour réfléchir les rayons lumineux qui le frappent. Il évacue aussi la chaleur intérieure sous la forme d’une radiation infrarouge. © Fan Lab, Stanford Engineering
Ce nouveau matériau est composé de sept couches d’épaisseur variable de dioxyde de silicium (SiO2) et d’hafnium (HfO2) déposées sur une mince couche d’argent. Ces feuillets constituent une structure capable à la fois de réfléchir le rayonnement entrant mais aussi d’absorber la chaleur intérieure pour la réémettre à des longueurs d’onde infrarouges comprises entre 8 et 13 micromètres. Les molécules présentes dans l’air ne peuvent pas absorber la chaleur émise dans cette longueur d’onde : l’air alentour ne chauffe donc pas, la chaleur est directement rejetée vers l’espace.
Quelques difficultés techniques à résoudre
Pour l’heure, le prototype n’est pas plus grand qu’une pizza. Ses concepteurs assurent qu’un tel matériau peut être économiquement rentable s’il est mis en forme de façon à trouver des applications pratiques. Une solution pourrait venir de la pulvérisation du matériau sur un support solide susceptible d’être installé sur les toits. Il restera alors tout de même à trouver le moyen de guider la chaleur intérieure vers le revêtement extérieur afin que celui-ci puisse l’évacuer.
Malgré ces difficultés, l’équipe de Shanhui Fan est confiante. Le professeur en génie électrique voit ce projet comme une première étape dans l’utilisation de l’univers comme un dissipateur de chaleur accessible à tous et d’une envergure illimitée. En attendant que son revêtement puisse être installé sur tous les toits du monde, il assure qu’il pourra améliorer le rendement des systèmes de climatisation existants en les aidant à évacuer leur chaleur perdue vers l’espace.
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