Le revêtement pourrait réguler les températures du bâtiment en se solidifiant et en se liquéfiant

Afin de trouver un moyen efficace de garder les bâtiments plus frais par temps chaud et plus chauds pendant les mois les plus froids, des chercheurs de la Pritzker School of Molecular Engineering (PME) de l'Université de Chicago ont mis au point un matériau à changement de forme qui retient les particules de cuivre sous forme liquide ou solide. Bien que le matériau utilise un courant électrique très faible pour basculer entre les deux états, il ne s'agit que d'une fraction de l'énergie qu'il peut économiser grâce au chauffage et au refroidissement passifs.

Le matériau ininflammable se compose de plusieurs couches, dont un film de polyuréthane, une feuille de graphène et une grille en or. Mais la véritable action a lieu grâce à un électrolyte aqueux et des particules de cuivre.

Lorsque le matériau est en mode chauffage, les particules de cuivre se déposent sur le film, formant une couche solide qui absorbe parfaitement la chaleur solaire. Après le passage d'un faible courant électrique à travers le matériau, les particules se dispersent dans l'électrolyte et le matériau entre dans son mode de refroidissement, où l'énergie infrarouge réchauffante du soleil est réfléchie au lieu d'être absorbée. Dans la recherche, le matériau a été échangé avec succès pendant 1 800 cycles.

"Nous avons essentiellement trouvé un moyen à faible consommation d'énergie de traiter un bâtiment comme une personne ; vous ajoutez une couche lorsque vous avez froid et enlevez une couche lorsque vous avez chaud", a déclaré le chercheur principal Asst. Professeur Po-Chun Hsu. "Ce type de matériau intelligent nous permet de maintenir la température dans un bâtiment sans grandes quantités d'énergie."

En fait, les chercheurs ont découvert que lorsque le matériau est dans la configuration du mode de chauffage solide, il peut retenir 93 % de l'énergie infrarouge avec laquelle il entre en contact. En mode de refroidissement liquide, il peut refléter jusqu'à 92 % de cette énergie. Même en tenant compte du faible courant électrique nécessaire pour activer le changement, cela se traduit par une économie pouvant atteindre 8,4 % des coûts de CVC du bâtiment, selon les chercheurs.

"Une fois que vous avez basculé entre les états, vous n'avez plus besoin d'appliquer plus d'énergie pour rester dans l'un ou l'autre état", a déclaré Hsu. "Donc, pour les bâtiments où vous n'avez pas besoin de basculer entre ces états très fréquemment, cela utilise vraiment une quantité d'électricité très négligeable."

De plus, le matériau peut être programmé pour changer à n'importe quelle température requise, de sorte qu'il peut essentiellement être réglé pour fonctionner différemment dans différents climats.

De plus, comme le matériau est transparent lorsqu'il est en mode de refroidissement, en plus d'offrir des avantages de régulation de la température, il peut également fournir un élément de conception intéressant, car il aurait un aspect cuivré lorsqu'il est en mode de rétention de chaleur solide, mais pourrait montrer tout pigment appliqué à une couche inférieure en mode de refroidissement transparent.

Les matériaux qui changent de couleur de cette façon en réponse à un courant électrique sont appelés électrochromes et nous avons vu un matériau très similaire développé il y a deux ans par des scientifiques de l'Université Duke de Caroline du Nord. Nous avons également vu de tels matériaux développés pour être utilisés dans les films pour fenêtres et les lunettes de soleil.

À l'heure actuelle, les chercheurs ont créé des morceaux de matériau mesurant environ 6 cm (environ 2,4 po) de diamètre, mais, disent-ils, il pourrait être possible d'augmenter la couverture en l'utilisant dans une configuration semblable à un bardeau. Leurs prochaines étapes consistent à étudier les moyens de fabriquer le matériau et à déterminer comment l'utilisation du matériau entre ses états liquide et solide pourrait également être utile en termes de contrôle thermique passif.

La recherche a été publiée dans la revue Nature Sustainability.

Source : Université de Chicago