Une collaboration de recherche franco-japonaise a fabriqué des revêtements nanocomposites métalliques qui améliorent les propriétés isolantes des vitrages. Le nouveau revêtement empêche une partie importante des rayons infrarouges proches (NIR) et ultraviolets (UV) de passer à travers, tout en laissant passer la lumière visible. Les résultats ont été rapportés dans la revue Science et technologie des matériaux avancés.
« Bien que la fabrication d’un produit commercial soit encore un long chemin à parcourir, nos travaux ont démontré une amélioration significative des propriétés de blocage des UV et du NIR par rapport aux recherches précédentes », déclare Fabien Grasset, chimiste du solide, directeur de recherche au Centre national de recherche scientifique français. Recherche (CNRS).
« Les bâtiments représentent une grande partie de la consommation d’énergie mondiale », explique Grasset, « avec une grande partie de la consommation d’énergie annuelle d’un bâtiment standard allant aux systèmes de refroidissement et/ou de chauffage pour maintenir les températures intérieures à des niveaux confortables. » Les scientifiques recherchent des moyens de développer des revêtements de verre pour fenêtres capables de bloquer l’entrée du rayonnement NIR afin que les bâtiments, et même les voitures, puissent consommer moins d’énergie pour le garder au frais à l’intérieur. Cependant, cela doit être fait d’une manière qui permet toujours à la lumière visible d’entrer. Idéalement, les rayons UV nocifs seraient également bloqués.
À cette fin, la collaboration de recherche internationale franco-japonaise a fabriqué et analysé les performances de nanocomposites à base de composés en cluster niobium-tantale contenant des ions chlorure ou bromure.
Ils ont découvert que les nanoclusters à base de chlorure offraient les meilleures performances en termes de blocage des rayons NIR et UV et de passage de la lumière visible. Le blocage des NIR et des UV par les nanoclusters dépendait de leur concentration, de leur dispersion et de leur état d’oxydation. En ajustant ces paramètres, l’équipe a pu améliorer les performances du nanocluster.
Les nanoclusters ont été dispersés dans une matrice de polyvinylpyrrolidone (PVP) qui a ensuite été enduite sur du verre d’oxyde d’indium-étain (ITO). La combinaison a augmenté la transmission de la lumière visible tout en réduisant celle des rayons NIR et UV, par rapport aux recherches précédentes. « Ce sont des matériaux de revêtement très prometteurs qui bloquent les longueurs d’onde NIR les plus gênantes », déclare Grasset.
« Nous avons une longue histoire de collaboration franco-japonaise », poursuit-il. « Nous étions déjà convaincus que nous sommes plus forts en travaillant ensemble en mélangeant nos différentes cultures et façons de penser. Le projet international LINK a renforcé cette conviction. Nous continuerons à faire de notre mieux pour progresser encore vers la recherche de solutions au problème du réchauffement climatique. »
Clément Lebastard et al, Revêtements nanocomposites à haute performance Nb5TaX12@PVP (X = Cl, Br) pour les applications de vitrage solaire, Science et technologie des matériaux avancés (2022). DOI : 10.1080/14686996.2022.2105659