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Des chercheurs américains développent actuellement un matériau capable de passer électroniquement d’une teinte sombre à une teinte claire. Monté sur les façades des bâtiments, celui-ci permettrait à la fois de les chauffer et de les refroidir passivement.

Un système de chauffage/refroidissement passif

Bien qu’ils ne fonctionnent pas tous exactement de la même manière, les dispositifs électrochromiques comportent généralement deux fines couches transparentes d’électrodes, entre lesquelles est intercalé un matériau sensible à l’électricité. Transparent par défaut, celui-ci s’assombrit lorsqu’un courant électrique circule entre les couches sus-citées.

Présenté dans la revue American Chemical Society Energy Letters, le nouveau matériau mis au point par des chercheurs de l’université Duke de Caroline du Nord fonctionne de manière similaire. Il comprend deux couches d’électrodes en graphène, dotées d’une grille en or sur l’une de leur face afin d’améliorer la conductivité électrique. Entre ces couches, on retrouve un électrolyte liquide contenant des nanoparticules métalliques, tandis que la base du matériau accueille une couche de substance réfléchissante, jouant le rôle de miroir.

Lorsqu’un courant électrique circule entre les électrodes, les nanoparticules réagissent en se regroupant près de l’électrode supérieure. L’électrolyte devient alors noir, ce qui lui permet d’absorber et de piéger les spectres visibles et proches de l’infrarouge de la lumière solaire entrante. Se réchauffant en conséquence, le matériau améliore le chauffage du bâtiment.

Une vue éclatée des couches du matériau, conçu pour interagir à la fois avec la lumière visible et le rayonnement thermique — © Po-Chun Hsu / Duke University

Une fois le courant électrique inversé, les nanoparticules de l’électrolyte s’écartent et deviennent transparentes pour révéler le miroir sous-jacent, réfléchissant la lumière solaire et permettant à la lumière proche infrarouge (chaleur) susceptible d’être piégée derrière lui de s’échapper. De cette façon, il aide le bâtiment à rester frais. Il convient de noter que la couche réfléchissante n’est pas transparente, de sorte qu’un tel matériau ne pourrait être utilisé comme verre de fenêtre.

Des progrès réguliers

Les scientifiques poursuivent le développement de la technologie, notamment en augmentant le nombre de cycles entre les états transparent et opaque. Actuellement, le matériau ne peut effectuer cette transition qu’à 24 reprises avant de perdre son efficacité, mais les progrès réalisés dans ce domaine sont réguliers.

« Nous voyons cette technologie comme une sorte d’enveloppe extérieure permettant de chauffer et de refroidir passivement les bâtiments, réduisant ainsi considérablement la quantité d’énergie consommée par nos systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation », conclut Po-Chun Hsu, auteur principal de l’étude.

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