Des vitres high-tech qui régulent chaleur et lumière à la demande

Les bâtiments modernes se confrontent à une problématique de gestion énergétique où l’optimisation de la lumière naturelle et du confort thermique devient essentielle. Comment concilier efficacité énergétique et bien-être des occupants sans compromettre l’esthétique architecturale? Voici une exploration de nouvelles technologies qui pourraient bien transformer nos fenêtres en acteurs majeurs de la durabilité.

Les fenêtres intelligentes ont été reconnues pour leur potentiel dans la réduction des coûts énergétiques et l’amélioration du confort intérieur. Traditionnellement, leurs technologies se sont concentrées sur la gestion de la chaleur ou de la lumière, mais rarement des deux simultanément. Cette limitation a souvent conduit à des compromis dans les performances des bâtiments.

Une nouvelle approche a été développée pour surmonter ces obstacles. Elle combine des cristaux liquides (LCs) et des microparticules nanoporeuses (NMPs) dans une technologie de fenêtre intelligente qui contrôle à la fois la lumière visible et le rayonnement infrarouge (IR).

Dans une étude récente publiée dans le Journal of Photonics for Energy (JPE), des scientifiques ont démontré une méthode novatrice. Ils ont ajouté une faible concentration de NMPs aux cristaux liquides nématiques, créant ainsi un dispositif fin capable de changer rapidement de transparence. Pour améliorer encore les performances, l’équipe a intégré une surface métamatérielle en dioxyde de vanadium (VO2), façonnée par un laser à impulsions ultra-courtes pour structurer le film de VO2.

Cette combinaison permet au dispositif de réguler chaleur et lumière en ajustant sa transparence en réponse à la tension ou à la température. La couche de VO2 structurée joue deux rôles essentiels : elle aligne les cristaux liquides pour optimiser leur fonctionnement et renforce la capacité de la fenêtre à bloquer le rayonnement IR.

L’ajout de NMPs améliore également la rapidité de réponse tout en réduisant la quantité de matériau nécessaire. Le système de fenêtre intelligente résultant offre une solution à haute vitesse et faible consommation énergétique pour gérer la chaleur et la visibilité, marquant ainsi une progression notable dans le développement des technologies de fenêtres intelligentes.

«Globalement, le dispositif hybride représente un progrès significatif dans la technologie des fenêtres intelligentes, offrant une solution intégrée pour des environnements intérieurs énergétiquement efficaces et confortables.» a indiqué Ibrahim Abdulhalim, professeur à l’Université Ben-Gurion du Néguev et auteur principal de l’étude.

Il a été noté que des développements futurs seraient nécessaires pour amener cette technologie à une application pratique, notamment une conception améliorée des nanopatterns pour optimiser les propriétés thermochromiques de VO2.

Légende illustration : La fenêtre hybride intelligente réfléchit la lumière infrarouge (IR) en été et transmet l’IR en hiver tout en contrôlant la visibilité, pour des économies d’énergie et le contrôle de la vie privée. La structure cellulaire hybride incorpore du dioxyde de vanadium à motifs et des cristaux liquides avec des microparticules nanoporeuses. Crédit : S. Barinova et al, doi 10.1117/1.JPE.14.048001

Article : ‘Smart window based on integration of nanoporous microparticles in liquid crystal composite with metamaterial nanostructured VO2 film’ / ( 10.1117/1.JPE.14.048001 ) – SPIE–International Society for Optics and Photonics – Publication dans la revue Journal of Photonics for Energy