Rafraîchir un bâtiment sans faire tourner la climatisation à plein régime, voilà une idée qui intéresse forcément. Des chercheurs du Conseil supérieur de la recherche scientifique espagnol (CSIC) ont développé un nanomatériau capable d’évacuer une partie de sa chaleur directement vers l’espace, sans consommer d’électricité.
Un polymère passé à la moulinette
Le système, présenté dans la revue Nanophotonics, repose sur le refroidissement radiatif passif diurne. Derrière ce nom un peu intimidant se cache un principe assez simple : l’atmosphère terrestre laisse s’échapper une partie du rayonnement infrarouge dans une bande située entre 8 et 13 micromètres. Un matériau suffisamment efficace dans cette plage peut donc perdre de la chaleur vers l’espace. Encore faut-il qu’il ne se réchauffe pas trop sous les rayons du Soleil.
Pour y parvenir, l’équipe de l’Institut de micro et nanotechnologie (IMN-CNM) a utilisé du fluorure de polyvinylidène, ou PVDF. Ce polymère présente plusieurs qualités utiles : il émet bien dans l’infrarouge, résiste aux ultraviolets et aux intempéries, et repousse l’eau.
Mais l’astuce tient surtout à sa structure. Les chercheurs ont injecté le polymère dans des matrices nanoporeuses en oxyde d’aluminium, afin de contrôler très finement sa géométrie interne et donc ses propriétés optiques. Le résultat est plutôt convaincant. Dans sa version optimisée, le matériau réfléchit en moyenne 82,4 % du rayonnement solaire et émet 96,7 % du rayonnement thermique situé dans la fenêtre infrarouge de 8 à 13 micromètres.
Sa capacité théorique de refroidissement atteint 182,3 watts par mètre carré sous un rayonnement solaire de 1.000 W/m². Les chercheurs ont ensuite sorti leur matériau du laboratoire pour le tester sur le toit de leur centre de Tres Cantos, près de Madrid. Lors des essais, l’ensoleillement a atteint jusqu’à 962 W/m².
Après un traitement aux ultraviolets destiné à blanchir le matériau et à améliorer encore sa réflexion de la lumière solaire, l’écart est devenu très net : pendant les journées les plus chaudes, sèches et ensoleillées, sa surface est restée jusqu’à 12,9 °C plus froide qu’un échantillon non recouvert.
Il faudra encore du travail avant de retrouver ce revêtement sur les toits et les voitures. Mais les chercheurs estiment que sa fabrication pourrait rester relativement peu coûteuse et compatible avec des procédés industriels existants. Les usages envisagés vont des bâtiments aux véhicules, en passant par l’électronique et les systèmes de refroidissement personnel. De quoi, peut-être, donner un peu de répit aux climatiseurs, qui représentent déjà près de 20 % de la consommation mondiale d’électricité.
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