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Des ingénieurs du Berkeley Lab ont mis au point un revêtement de toit innovant. Lorsqu’il fait chaud, le matériau réfléchit la lumière du soleil et la chaleur, mais ce refroidissement radiatif s’arrête automatiquement en hiver, réduisant ainsi la consommation d’énergie pour le chauffage et la climatisation.

Un matériau adaptatif

Les systèmes de refroidissement par rayonnement fonctionnent en attirant le rayonnement thermique (c’est-à-dire la chaleur) d’un bâtiment, puis en l’émettant vers le ciel. L’atmosphère étant transparente à ces longueurs d’onde, la chaleur s’échappe directement dans l’espace. D’autres versions utilisent des surfaces réfléchissantes, comme des peintures d’un blanc éclatant, pour renvoyer la lumière du soleil et la chaleur, ce qui permet de garder le bâtiment plus frais.

Mais si ces systèmes fonctionnent bien pour garder votre maison fraîche en été, ils la gardent également plus fraîche en hiver. C’est pourquoi, dans le cadre de cette nouvelle étude parue dans la revue Science, l’équipe a mis au point un revêtement adaptatif qui, lorsque le mercure baisse, commence automatiquement à piéger la chaleur. Celui-ci a été baptisé « Revêtement radiatif adaptatif en fonction de la température » (TARC).

La clé de cette technologie réside dans l’utilisation d’un composé étrange connu sous le nom de dioxyde de vanadium (VO2), ayant la particularité de conduire l’électricité mais pas la chaleur lorsqu’il atteint la température de 67 °C. Ainsi, lorsque le temps se réchauffe, le matériau éloigne la chaleur du bâtiment en absorbant et en émettant de la lumière infrarouge thermique, mais y devient perméable lorsque la température baisse.

Échantillons du revêtement adaptatif — © Junqiao Wu / Lawrence Berkeley National Laboratory

L’équipe a testé le dispositif en utilisant des plaques de TARC de 2 cm² en couche mince, et les a comparées à des échantillons de matériaux de toiture foncés et blancs du commerce. Des dispositifs sans fil ont mesuré les variations de lumière solaire directe et de température, mettant en évidence sa redoutable efficacité.

Des résultats impressionnants

Le TARC a réfléchi environ 75 % de la lumière solaire, quel que soit le temps, mais lorsque la température ambiante était supérieure à 30 °C, le matériau a émis jusqu’à 90 % de sa chaleur vers le ciel, contre 20 % seulement lorsque le mercure descendait en dessous de 15 °C. À l’aide des données recueillies, l’équipe a simulé le fonctionnement du matériau tout au long de l’année dans 15 régions différentes du continent américain et a estimé qu’un ménage moyen pourrait réduire sa facture d’électricité d’environ 10 % grâce au matériau.

Selon les chercheurs, le TARC pourrait également être adapté afin de réguler la température des voitures, des dispositifs électroniques, des satellites et même des tissus pour les tentes ou les vêtements. Il est intéressant de noter qu’une équipe indépendante vient d’annoncer un revêtement similaire pour le verre et les fenêtres, utilisant des nanoparticules de dioxyde de vanadium comme ingrédients actifs.

L’équipe prévoit de mener de nouvelles expériences en utilisant des prototypes TARC plus grands, afin de déterminer la surface de toit optimale à couvrir.

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