Le refroidissement représente environ 15 % de la consommation mondiale d’énergie. Les fenêtres transparentes conventionnelles permettent au soleil de réchauffer les espaces intérieurs, que les climatiseurs énergivores doivent ensuite refroidir. Et si une fenêtre pouvait aider à rafraîchir la pièce, ne consommer aucune énergie et préserver la vue ?
Tengfei Luo, professeur d’études énergétiques de la famille Dorini à l’Université de Notre Dame, et l’associé postdoctoral Seongmin Kim ont conçu un revêtement transparent pour fenêtres qui fait exactement cela.
Le revêtement, ou refroidisseur radiatif transparent (TRC), permet à la lumière visible d’entrer et empêche les autres sources de lumière produisant de la chaleur d’entrer. Les chercheurs estiment que cette invention peut réduire d’un tiers les coûts de refroidissement électrique dans les climats chauds par rapport aux fenêtres en verre conventionnelles.
Les refroidisseurs radiatifs transparents peuvent être utilisés pour les bâtiments et les voitures pour aider à relever les défis du changement climatique. Luo et son équipe ont pu concevoir leur meilleur TRC en utilisant l’informatique quantique combinée à l’apprentissage automatique.
Le TRC est composé de plusieurs couches de matériaux ultra-minces qui doivent être assemblées dans une configuration précise. En construisant un modèle informatique du TRC, les chercheurs ont pu tester chaque configuration possible de couches en une fraction de seconde pour identifier la combinaison optimale et l’ordre des matériaux.
Guidés par ces résultats, ils ont fabriqué le nouveau revêtement en superposant de la silice, de l’alumine et de l’oxyde de titane sur une base de verre, en le recouvrant du même polymère que celui utilisé pour fabriquer les lentilles de contact. Le résultat a été un revêtement de 1,2 micron d’épaisseur qui surpasse tous les autres revêtements de verre réduisant la chaleur sur le marché.
« Je pense que la stratégie informatique quantique est aussi importante que le matériau lui-même », a déclaré Luo. « En utilisant cette approche, nous avons pu trouver le meilleur matériau de sa catégorie, concevoir un refroidisseur radiatif et prouver expérimentalement son effet de refroidissement. »
Leurs recherches ont été publiées dans Lettres énergétiques ACSune revue de l’American Chemical Society.
Plus d’information:
Seongmin Kim et al, Refroidisseur radiatif transparent haute performance conçu par Quantum Computing, Lettres énergétiques ACS (2022). DOI : 10.1021/acsenergylett.2c01969