Ce revêtement bloque la chaleur qui passe par les fenêtres

Des scientifiques de l’Université de Notre Dame ont développé un revêtement qui bloque la chaleur sans affecter le passage de la lumière. Le revêtement peut être appliqué sur les fenêtres, les portes vitrées et même sur les voitures. réduire la température jusqu’à 7,2 degrés Celsius. Cette avancée pourrait réduire les coûts de refroidissement de la climatisation de plus d’un tiers, selon les chercheurs.

Les revêtements de fenêtre disponibles sur le marché sont conçus pour bloquer la lumière ultraviolette et la lumière infrarouge qui génèrent la chaleur du soleil. Cependant, ces filtres sont optimisés pour la lumière qui tombe directement sur la fenêtre. Il revêtement proposé c’est construit à partir de structures photoniques qui permettent une transmission sélective du spectre solaire dans une large gamme d’angles.

“L’angle entre la lumière du soleil et la fenêtre change toujours. À midi, souvent le moment le plus chaud de la journée, les rayons du soleil pénètrent obliquement à travers les fenêtres installées verticalement”, a déclaré Tengfei Luo, professeur d’études énergétiques de l’Université de Notre-Dame. Dame et auteur de l’étude. “Notre revêtement conserve fonctionnalité et efficacité quelle que soit la position du soleil dans le ciel.”

Le revêtement est réalisé empiler des couches ultrafines de silice, d’alumine et d’oxyde de titane sur une base en verre. Les chercheurs ont utilisé l’informatique quantique pour définir la configuration dans laquelle ils doivent mélanger ces couches, afin de maximiser la lumière et de réduire le passage des longueurs d’onde produisant de la chaleur. Plus tard, ils ont ajouté un polymère de silicium qui réfléchit le rayonnement vers l’extérieurce qui a amélioré la puissance de refroidissement.

D’après les résultats, le revêtement Il est capable de réduire la température entre 5,4 et 7,2 degrés Celsius.

Un revêtement qui réduit la chaleur et représente des économies d’énergie

Les chercheurs s’intéressent de plus en plus au développement de filtres optiques capables de contrôler sélectivement la lumière à des longueurs d’onde spécifiques. Ces filtres ont des applications dans divers domaines, notamment les cellules solaires (photovoltaïques), les diodes électroluminescentes (DEL) et les capteurs.

Les structures photoniques planaires multicouches (PML) offrent une approche prometteuse pour la conception de tels filtres. Ces structures sont constituées de couches empilées de différents matériaux avec la capacité de plier la lumière. En choisissant soigneusement ces matériaux et leurs épaisseurs, les scientifiques peuvent concevoir des filtres PML qui transmettre ou réfléchir sélectivement la lumière en fonction de sa longueur d’onde.

Pour cette étude, les chercheurs ont développé une technique appelée « schéma d’apprentissage actif assisté par ordinateur quantique ». Cela utilise apprentissage automatique pour créer une carte des solutions possibles, en considérant la relation entre les différentes conceptions de filtres et leurs performances. Par la suite, un logiciel trouvera la meilleure solution à l’aide de l’informatique quantique pour booster le nombre de calculs.

Le résultat final est un filtre qui bloque la lumière ultraviolette (UV) et proche infrarouge (NIR) indésirable du soleil, mais laisse passer la lumière visible, quel que soit l’angle sous lequel elle frappe la fenêtre. Lorsqu’une fine couche de polydiméthylsiloxane (PDMS) est appliquée, le filtre renvoie la chaleur vers l’atmosphère.

“Comme les lunettes de soleil polarisées, notre revêtement diminue l’intensité de la lumière entrante, mais contrairement aux lunettes de soleil, notre revêtement reste clair et efficace même lorsque vous l’inclinez sous différents angles.”

Tengfei Luo, professeur d’études énergétiques à l’Université de Notre Dame.

L’équipe de recherche a testé les propriétés physiques de ces structures et confirmé leur capacité à réduire significativement l’accumulation de chaleur au sein d’une enceinte (de 5,4°C à 7,2°C). Par ailleurs, l’étude estime les économies d’énergie annuelles à environ 97,5 MJ/m². Les résultats ont été publiés dans la revue Rapports cellulaires Sciences physiques et jetterait les bases de la conception d’une gamme de matériaux aux propriétés complexes.