L’invention d’une fenêtre « isolante » qui bloque sélectivement la lumière et/ou la chaleur

Les fenêtres figurent parmi les éléments architecturaux influençant les performances énergétiques d’un bâtiment. De plus, elles contribuent à assurer le confort des résidents. Cependant, il est difficile de choisir entre les différents types de vitrage disponibles sur le marché. Les besoins des utilisateurs peuvent varier d’une saison à une autre. En hiver, les fenêtres transparentes sont l’option idéale pour laisser les rayons solaires entrer dans un bâtiment afin de chauffer ses espaces. En été, les modèles qui bloquent seulement la lumière infrarouge sont les plus adaptés pour profiter des températures agréables sans sacrifier la luminosité. D’ailleurs, les variantes teintées intéressent aussi certains utilisateurs, car ils veulent se protéger de l’éblouissement et/ou des regards des passants. Avec le développement de ce matériau innovant à base d’hydrate d’oxyde de tungstène, ces différentes options d’utilisation pourraient être accessibles sur les futures fenêtres hautement dynamiques. Explications.

Les particularités de ce nouveau matériau

Veronica Augustyn et ses collègues de l’Université d’État de Caroline du Nord, aux États-Unis, ont effectué des travaux de recherche sur ce matériau dédié à des fenêtres proactives avec des caractéristiques améliorées. Il convient de préciser que cette technologie existe déjà, mais elle est un peu limitée. Soit elle est uniquement claire, soit elle est uniquement sombre. Dans cette nouvelle étude, ces chercheurs sont parvenus à surpasser cette limite. Ils ont pu mettre au point un dispositif capable de laisser passer la lumière visible, tout en conservant les espaces frais et économes en énergie. Par ailleurs, ils ont expliqué qu’avec cette innovation, les fenêtres de prochaine génération pourront être contrôlées selon les besoins des utilisateurs. Le nouveau vitrage pourra être basculé en mode « transparent », « blocage de chaleur » ou « sombre ».

La conception d’une technologie basée sur l’électrochromisme

L’électrochromisme est un concept déjà employé dans différents domaines tels que l’horlogerie, le bâtiment, l’automobile et les technologies de camouflage. Il s’agit d’un phénomène physique se manifestant dans les matériaux dits « électrochromes ». Ces derniers sont en mesure de changer leur niveau de transparence ou leur couleur lorsqu’ils sont soumis à un stimulus électrique. En effet, leurs propriétés optiques sont modifiées en raison de l’application d’un champ électrique spécifique. Ce processus réversible peut être régulé en fonction de l’intensité du stimulus électrique appliquée.

Au cours de cette étude, les scientifiques ont eu l’idée d’ajouter de l’eau à la structure cristalline d’un oxyde de tungstène. Par conséquent, ils ont obtenu un hydrate d’oxyde de tungstène, dont le comportement reste inconnu jusqu’ici. Ce groupe de recherche a ensuite injecté des ions lithium et des électrons dans l’hydrate d’oxyde de tungstène. Ce matériau transparent est passé à une phase de « blocage de chaleur ». La lumière visible a pu le traverser, tandis que la lumière infrarouge a été bloquée. En injectant plus d’ions lithium et d’électrons, le matériau est devenu opaque. Les longueurs d’onde visibles et infrarouges ont été renvoyées.

Les applications potentielles de ces résultats de recherche

Ce nouveau matériau permet de contrôler la lumière visible et la lumière infrarouge grâce à des signaux électriques. Selon Delia Milliron, co-auteur de cette étude, cette technologie pourrait être appliquée dans le domaine de la fabrication de fenêtres hautement dynamiques et intelligentes. Par ailleurs, l’utilisation de l’eau structurale pour générer des propriétés électrochimiques uniques pourrait également inspirer d’autres équipes de scientifiques à développer de nouveaux dispositifs de production et de stockage d’énergie renouvelable. Plus d’informations : NC State University.

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