Un revêtement caméléon pour remplacer la climatisation

A l’arrivée de d’automne, s’éteignent les climatisations tandis que les radiateurs se remettent à chauffer. Ces systèmes traditionnels de gestion de la température ont tendance à être coûteux en énergie – bien souvent d’origine fossile. Pour agir de manière plus durable, d’autres options ont peu à peu vu le jour. Malheureusement, peintures rafraîchissantes et tuiles d’acier colorées sont limitées à un seul type de fonctionnement (refroidir et chauffer respectivement). Une équipe de recherche internationale menée par Yan Dong, doctorant au Harbin Institute of Technology (Chine), a voulu y remédier en inventant un revêtement adaptatif qui soit « chaud en hiver et frais en été ». Leur travail, inspiré d’un caméléon dont la couleur de peau varie selon la température extérieure, est présenté dans les Nano Letters du 20 septembre 2023.

Un revêtement qui varie avec les saisons

Le Namaqualand est un désert situé au sud-ouest de l’Afrique, et connu pour ces grands écarts de température quotidiens. C’est là que vit un caméléon un peu particulier, Chameleo namaquensis. Quand les températures sont élevées, ce dernier apparaît gris. La lumière solaire se reflète alors sur sa peau, lui permettant de rester au frais. À l’inverse, le refroidissement de l’air le voit passer à un brun sombre qui absorbe la chaleur ambiante. Pour reproduire cette prouesse, l’équipe de Yan Dong a mis en suspension des microcapsules thermochromiques – qui changent de couleur selon la température – avec d’autres microcapsules spécialisées. Le mélange était ensuite vaporisé sur une surface métallique. Au-delà de 20°C, le revêtement passait d’une teinte sombre à une teinte grisâtre. Et une fois atteints les 30°C, ce film protecteur reflétait jusqu’à 93 % du rayonnement reçu.

Pour valider leur invention, les chercheurs ont réalisé une batterie de tests en comparant l’efficacité de leur revêtement aux techniques existantes : peinture blanche, peinture à effet passif et tuiles d’acier bleutées. Les quatre revêtements ont été appliqués sur un bâtiment construit en extérieur à l’échelle d’une niche et étudiés sur les quatre saisons que compte une année. Le nouveau système a d’abord montré sa fiabilité en été, sa haute réflectance menant à une réduction de température de 6,5°C à l’intérieur de la « niche » par rapport aux conditions ambiantes. Il a été tout aussi performant en hiver, sa couleur sombre absorbant efficacement les rayons du soleil pour une augmentation de température interne du bâtiment de 4,3°C. Mais là où cette nouvelle invention fait vraiment la différence, c’est dans sa capacité à s’adapter en fonction des saisons, et notamment lors des périodes variables comme le printemps et l’automne. À l’avenir, jusqu’à 20 % d’économies d’énergie par an pourraient être réalisées à l’aide de ce dispositif de protection installé aux latitudes moyennes.