Face aux défis liés au réchauffement climatique et à la montée des consommations énergétiques, des chercheurs ont mis au point un revêtement révolutionnaire pour fenêtres. Cette nouvelle solution permet de laisser entrer la lumière tout en bloquant les rayons UV et infrarouges et pourrait bien changer notre manière de gérer la température dans nos maisons. En diminuant le transfert de chaleur par les vitrages, ce revêtement propose d’améliorer le confort intérieur tout en réduisant notablement la consommation d’énergie grâce à un stockage thermique efficace.
Une techno de pointe
Le développement de cette innovation s’appuie sur les travaux de Tengfei Luo et de son équipe à l’Université de Notre Dame, en Indiana, États-Unis. Conçu pour la première fois en 2022, ce revêtement transparent se sert de structures photoniques multicouches planaires (PML) pour filtrer efficacement les rayons indésirables tout en laissant passer la lumière visible. Les matériaux employés incluent la silice, l’alumine et l’oxyde de titane, le tout recouvert d’une couche de polymère de silicone (PDMS). Cette combinaison ingénieuse s’appuie sur des principes avancés de physique quantique et d’apprentissage machine pour optimiser ses performances.
Les chercheurs ont constaté que ce revêtement permettait de baisser de façon significative la température intérieure, illustrant une avancée en conversion thermique. Lors des expériences, on a observé une diminution comprise entre 5,4 °C et 7,2 °C dans les pièces équipées. Ces tests ont été réalisés en orientant les fenêtres, tant verticalement qu’horizontalement, dans des environnements contrôlés.
Répondre à un souci majeur
Les fenêtres représentent une importante source de chaleur pour les bâtiments, pouvant laisser pénétrer jusqu’à 87 % de la chaleur indésirable. Les rayons UV qui franchissent les vitrages chauffent considérablement les pièces, ce qui entraîne un recours accru à la climatisation. Le MÖNSTER Lab (Molecular/Nano-Scale Transport and Energy Research Laboratory) a pris part à cette recherche en utilisant un modèle d’apprentissage machine assisté par calcul quantique pour améliorer la performance du revêtement.
La recherche sur l’efficacité énergétique continue de susciter beaucoup d’intérêt. Grâce à cette innovation, il devient envisageable de réaliser des économies pouvant atteindre 97,5 MJ/m² par an (soit 27,08 kWh/m²) sur les coûts liés au rafraîchissement dans plusieurs villes des États-Unis et à l’international.
Des utilisations variées
Le potentiel de ce revêtement ne se limite pas aux maisons. On peut également l’installer dans des bâtiments commerciaux ainsi que dans l’automobile. Par exemple, il est suggéré pour les toits ouvrants et les pare-brises des voitures, pour offrir plus de confort aux passagers tout en limitant l’usage de la climatisation.
Tengfei Luo explique : « Comme des lunettes de soleil polarisées, notre revêtement atténue l’intensité de la lumière entrante ». Contrairement aux lunettes solaires classiques qui peuvent perdre de leur efficacité selon l’angle d’exposition au soleil, ce revêtement garde sa transparence et sa performance, quelle que soit l’inclinaison.
Vers une production industrielle ?
La question de la mise en production à grande échelle est toujours en discussion. Même si les matériaux utilisés sont courants, Tengfei Luo précise : « Cela n’est pas encore établi […] mais en progressant vers une application industrielle, ils pourraient devenir économiques ». Cette perspective ouvre des perspectives intéressantes si le coût de fabrication était maîtrisé.
L’étude détaillant ces avancées a été publiée dans le journal Cell Reports Physical Science, attestant du sérieux des travaux menés sur cette innovation prometteuse.
