Un nouvel hydrogel de verre s’est révélé prometteur pour bloquer la chaleur du soleil tout en laissant passer la lumière visible.
Après l’été qu’a connu une grande partie du monde cette année, beaucoup de gens pensent à de meilleurs moyens de rafraîchir les bâtiments. Des chercheurs chinois viennent de donner un coup de jeune à l’humble fenêtre en la dotant d’un verre hydrogel, un matériau capable de bloquer sélectivement la chaleur du soleil sans bloquer sa lumière.
Le verre ordinaire est conçu pour laisser passer la lumière visible et éclairer la pièce, mais ses interactions avec la lumière infrarouge – ressentie comme de la chaleur – sont moins souhaitables. Le verre laisse passer le rayonnement infrarouge proche de la lumière du soleil, tout en empêchant la lumière infrarouge moyenne de s’échapper de la pièce, ce qui a pour effet de réchauffer un bâtiment. En été, cette chaleur étouffante pousse les gens à augmenter la puissance du climatiseur, ce qui entraîne une augmentation de la consommation d’énergie.
Pour tenter de résoudre ce problème, des scientifiques de l’université de Wuhan ont expérimenté de nouveaux matériaux pour les fenêtres qui interagissent différemment avec la lumière. Un revêtement d’hydrogel de quelques millimètres d’épaisseur sur du verre a été conçu pour réfléchir davantage la lumière proche infrarouge provenant de l’extérieur et permettre à davantage de lumière infrarouge moyenne de s’échapper de l’intérieur, tout en restant aussi transparent à la lumière visible.
L’idée est que les photons de la lumière visible peuvent pénétrer de plus d’un mètre dans l’eau, alors que les photons de la partie proche de l’infrarouge du spectre ne peuvent atteindre que quelques millimètres. Comme les hydrogels sont principalement constitués d’eau, ils constituent une barrière utile et sélective.
Un diagramme illustrant les propriétés du nouvel hydrogel-verre
Lors de tests, l’équipe a constaté que l’hydrogel de verre émettait jusqu’à 96 % de la lumière infrarouge directement dans l’espace, puisque ces longueurs d’onde ne sont pas bloquées par l’atmosphère. Cela permettrait de maintenir l’intérieur d’un bâtiment plus frais, de manière similaire à d’autres systèmes de refroidissement radiatif. Le verre ordinaire, quant à lui, émet environ 84 %.
Il est important de noter que le verre hydrogel n’est pas plus sombre que le verre ordinaire. En fait, il laisse passer un peu plus de lumière. En fonction de l’épaisseur de la couche d’hydrogel, il laisse passer jusqu’à 92,8 % de la lumière visible dans la pièce, contre 92,3 % pour le verre ordinaire.
L’équipe a testé les performances de l’hydrogel-verre sur des maisons modèles de 20 x 20 x 20 cm, avec des murs épais et isolés et une grande fenêtre. Les capteurs ont indiqué que les fenêtres en verre hydrogel réduisaient les températures intérieures jusqu’à 3,5 °C.
Selon l’équipe, ce matériau pourrait contribuer à réduire la consommation d’énergie pour la climatisation, ce qui serait bénéfique à la fois pour l’environnement et pour le porte-monnaie des utilisateurs. Les hydrogels sont également courants et peu coûteux, et devraient donc être relativement simples à mettre en œuvre, ce qui pourrait leur conférer un avantage par rapport à d’autres fenêtres intelligentes plus complexes.
https://link.springer.com/article/10.1007/s12200-022-00033-4
