La climatisation et la réfrigération, omniprésentes dans nos vies, consomment actuellement plus de 20% de l’énergie mondiale. Pire encore, les réfrigérants utilisés ont un impact sur le réchauffement climatique des milliers de fois supérieur à celui du dioxyde de carbone. Des scientifiques de l’Université du Maryland, dirigés par les professeurs Ichiro Takeuchi, Reinhard Radermacher et Yunho Hwang, ont récemment mis au point un système de refroidissement innovant à haut rendement : le système élastocalorique.
Les avantages du refroidissement élastocalorique
Selon le professeur Takeuchi, ce système représente une « technologie de refroidissement entièrement différente, entièrement verte, respectueuse de l’environnement, qui contourne les réfrigérants chimiques pour se reposer essentiellement sur la pression et la traction de morceaux de métal pour créer un refroidissement ».
L’élastocalorique, découvert il y a à moins de dix ans, exploite les propriétés thermiques de certains matériaux lorsqu’ils sont soumis à une contrainte mécanique, telle qu’une pression ou une torsion. En appliquant une contrainte à un matériau élastocalorique, celui-ci se réchauffe, puis se refroidit lorsqu’on libère la contrainte. Ce processus se réalise sans émissions de gaz à effet de serre, contrairement aux méthodes traditionnelles de refroidissement qui dépendent de gaz réfrigérants contribuant fortement au réchauffement climatique.
Dans cette nouvelle étude publiée dans la revue Science, l’équipe de chercheurs a réussi à produire un système de refroidissement élastocalorique performant, basé sur la compression et la libération de tubes en nickel-titane (NiTi) résistants à la fatigue. Un matériau bien connu des scientifiques : « En l’étirant, on pouvait obtenir un effet de refroidissement substantiel que l’on pouvait sentir à la main. C’est à ce moment-là que nous avons commencé à penser à appliquer le concept à un dispositif de refroidissement », explique Ichiro Takeuchi.
Les premiers résultats sont prometteurs : le système de refroidissement élastocalorique mis au point affiche une puissance de refroidissement maximale de 260 watts et une plage de température maximale de 22,5 kelvins, des valeurs parmi les plus élevées rapportées pour un système de refroidissement calorique.
L’équipe estime que la performance de son système pourra être suffisamment améliorée pour rendre la technologie commercialement viable dans quelques années. Un prototype actuel peut déjà produire une capacité de refroidissement de 200 watts, suffisante pour alimenter un petit réfrigérateur à vin. La performance de cette technologie pourrait être suffisamment améliorée pour rendre la technologie commercialement viable dans quelques années, car les scientifiques voient loin et souhaitent élargir l’utilisation de leur invention à des systèmes domestiques.
