De nouveaux films colorés peuvent refroidir considérablement les voitures et les bâtiments

De nouveaux nanofilms pourraient réduire considérablement l’énergie nécessaire au refroidissement des bâtiments ou des véhicules.

Tout comme les vêtements blancs semblent plus froids que les autres couleurs car ils reflètent le soleil au lieu de l'absorber, d'autres couleurs, comme le bleu ou le noir, se réchauffent lorsqu'elles absorbent la lumière. Mais de nouveaux films refroidissants colorés inspirés des nanostructures des ailes de papillon peuvent éliminer une grande partie de l’effet de chaleur, tout en ajoutant des couleurs vives.

Les nouveaux films, qui n'absorbent aucune lumière, pourraient être utilisés à l'extérieur des bâtiments, des véhicules et des équipements afin de réduire l'énergie nécessaire au refroidissement.

"Dans les bâtiments, de grandes quantités d'énergie sont utilisées pour le refroidissement et la ventilation, et le fonctionnement du climatiseur dans les voitures électriques peut réduire l'autonomie de plus de moitié", a déclaré Guo Ping Wang, chef de l'équipe de recherche de l'Université de Shenzhen en Chine. « Nos films réfrigérants pourraient contribuer à faire progresser la durabilité énergétique et la neutralité carbone. »

Un article publié dans la revue Optica précise que les films abaissent les températures à environ 2 °C en dessous de l'air ambiant. En outre, les chercheurs ont également découvert que lorsqu'elle était laissée dehors toute la journée, la version bleue des films était environ 50 °F plus froide (26 ℃) que la peinture bleue traditionnelle pour voiture.

Si les films étaient utilisés sur les bâtiments, cela représenterait d’énormes économies d’énergie en réduisant l’utilisation de la climatisation.

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"Avec nos nouveaux films, d'excellentes performances de refroidissement peuvent être obtenues, quelles que soient la couleur, la saturation ou la luminosité souhaitée", a déclaré Wang. "Ils pourraient même être utilisés sur des textiles pour créer des vêtements de n'importe quelle couleur, confortables par temps chaud."

Une voiture avec de la peinture bleue apparaît bleue car elle absorbe la lumière qui la réchauffe. Les papillons Morpho, cependant, produisent leur couleur bleue hautement saturée en fonction de la nanostructure de leurs ailes. La conception du nanofilm refroidissant imite ces structures pour produire des couleurs vives qui n’absorbent pas la lumière comme la peinture traditionnelle.

Pour créer leurs nanofilms inspirés de Morpho, les chercheurs ont placé un matériau désordonné (verre dépoli rugueux) sous un matériau multicouche composé de dioxyde de titane et de dioxyde d'aluminium. Ils ont ensuite placé cette structure sur une couche d’argent qui reflète toute la lumière, empêchant ainsi l’absorption du rayonnement solaire et l’échauffement associé à cette absorption.

La couleur du film est déterminée par la façon dont les composants de sa structure multicouche réfléchissent la lumière. Pour créer du bleu, par exemple, le matériau multicouche est conçu pour réfléchir la lumière jaune dans une plage d'angles très étroite tandis que la structure désordonnée diffuse la lumière bleue sur une large zone.

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Bien que ce type de gestion thermique photonique passive ait déjà été réalisé, il n'a été utilisé qu'avec des objets blancs ou clairs car il est difficile de maintenir un angle de vision large et une saturation des couleurs élevée.

"Grâce à la structure en couches que nous avons développée, une saturation et une luminosité élevées peuvent être obtenues en optimisant la structure", a déclaré Wang.

Pour tester la nouvelle technologie, les chercheurs ont créé des films bleus, jaunes et incolores, qu'ils ont placés à l'extérieur de l'université de Shenzhen sur les toits, les voitures, les tissus et les téléphones portables. En utilisant des capteurs à thermocouple et des caméras infrarouges pour mesurer la température, ils ont constaté que les films de refroidissement étaient environ 27 °F plus frais (15 ℃) que les surfaces sur lesquelles ils étaient placés en hiver et environ 63 °F (35 ℃) plus frais en hiver. été.

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Les chercheurs soulignent que le remplacement du film d’argent par un film d’aluminium rendrait les films moins coûteux et réalisables grâce à une méthode de fabrication évolutive. Maintenant qu’ils ont démontré les performances de refroidissement et de couleur des films, les chercheurs envisagent d’étudier et d’optimiser d’autres propriétés telles que la robustesse mécanique et chimique.