Une équipe de chercheurs du Université de Notre Dame a mis au point un revêtement transparent pour fenêtres qui laisse passer la lumière visible et d’éclairer la pièce, mais en même temps bloque les rayons ultraviolets et infrarouges qui produisent de la chaleur.
De cette manière, le revêtement est capable de réduire la température d’un environnement intérieurce qui est très utile, surtout en été, mais aussi la consommation d’énergie liée aux systèmes de refroidissement.
Lors des journées d’été les plus chaudes, on estime que jusqu’à 87 % de la chaleur qui pénètre dans les maisons le fait par les fenêtres. Par conséquent, de nombreuses personnes se retrouvent à allumer les climatiseurs ou sont obligées de fermer les stores ou de baisser les volets. L’objectif des chercheurs est de faire en sorte que cela ne soit pas nécessaire.
« Comme les lunettes de soleil polarisées, notre revêtement réduit l’intensité de la lumière entrantemais, contrairement aux lunettes de soleil, notre revêtement reste clair et efficace même lorsqu’il est incliné sous différents angles.a déclaré Tengfei Luo, qui dirige le laboratoire MÖNSTER (Molecular/Nano-Scale Transport and Energy Research Laboratory) à Notre Dame.
Contrairement à d’autres conceptions similaires, le revêtement mis au point conserve sa capacité et son efficacité lorsque le soleil se déplace dans le ciel. « L’angle entre la lumière du soleil et la fenêtre change constamment », explique M. Luo. « Le notre revêtement conserve sa fonctionnalité et son efficacité quelle que soit la position du soleil dans le ciel.« .
Les couvre-fenêtres utilisés dans de nombreuses études récentes sont optimisés pour que la lumière pénètre dans une pièce à un angle de 90 degrés. À midi, qui est souvent le moment le plus chaud de la journée, les rayons du soleil pénètrent par des fenêtres installées verticalement avec un angle de 90 degrés. angles obliques.
Pour obtenir quelque chose de plus fonctionnel, Luo et un autre chercheur, Seongmin Kim, sont partis d’une base « établie. Ils avaient déjà réalisé un revêtement de fenêtre transparent en empilant des couches ultrafines de silice, d’alumine et d’oxyde de titane sur une base de verre.
Plus tard, ils ont ajouté un polymère de silicium (PDMS) d’un micromètre d’épaisseur pour améliorer le pouvoir de refroidissement de la structure en réfléchissant le rayonnement thermique à travers la fenêtre atmosphérique et dans l’espace extra-atmosphérique.
Les deux hommes se sont rendu compte que qu’une optimisation plus poussée était nécessaire de l’ordre des couches pour que le revêtement puisse fonctionner avec davantage d’angles de lumière solaire. Cependant, l’approche classique par essais et erreurs aurait pris beaucoup de temps, c’est pourquoi l’équipe s’est tournée vers l’outil d’évaluation de l’efficacité du revêtement. l’informatique quantique, ou plus précisément le recuit quantique (recuit quantique), et a validé les résultats expérimentalement.
Comme l’explique le Nouvel Atlas, les chercheurs ont ont utilisé l’apprentissage actif, un sous-ensemble de l’apprentissage automatique dans lequel un algorithme d’apprentissage peut demander à un utilisateur d’étiqueter des données de manière interactive et l’algorithme d’apprentissage peut être utilisé dans le cadre d’un projet de recherche. recuit quantiquequi utilise la physique quantique pour trouver des combinaisons optimales – ou quasi optimales – d’éléments. Cela a permis aux chercheurs d’optimiser la configuration des structures planaires à couches multiples, ce qui se traduit par de meilleures performances.
Leur modèle a produit un revêtement qui maintient la transparence et réduit la température d’une pièce entre 5,4 et 7,2 °C.même lorsque la lumière est projetée sous des angles très différents.
Afin d’estimer les économies d’énergie résultant de la réduction du besoin de refroidissement d’une pièce, les chercheurs ont utilisé le logiciel EnergyPlus pour simuler la consommation de bureaux standard dans différentes villes. Ils ont montré que toutes les villes américaines pourraient économiser jusqu’à 97,5 MJ/m2 par an. L’étude a été publiée dans Cell Reports Physical Science.
On ne sait pas encore si ce revêtement passera du laboratoire à la commercialisation, mais en plus d’être utilisée pour les fenêtres des maisons, la technologie pourrait être utilisée pour les fenêtres des maisons. également être appliquée aux surfaces vitrées d’une voiture. Je pense que cela peut être particulièrement utile pour les vitres des voitures », a déclaré Luo à New Atlas. Il peut être utilisé comme fenêtre pour les toits ouvrants. Il peut également être utilisé pour (a) pare-brise« .
Les chercheurs n’ont pas encore déterminé les évolutivité du revêtement, mais comme les matériaux sont courants, il ne semble pas y avoir d’obstacles majeurs à l’utilisation de procédés établis à l’échelle industrielle.
