Les bâtiments respectueux de l’environnement sont très attractifs pour le développement durable et la consommation énergétique efficiente. Récemment, les scientifiques ont réalisé des avancées significatives vers le développement de fenêtres intelligentes à haute efficacité énergétique – avec des fonctionnalités telles que la modulation optique, une grande transparence, une faible conductivité thermique, et des capacités de blocage des ultraviolets (UV) et de protection contre la chaleur – pour remplacer les fenêtres en verre traditionnelles.
Dans une percée récente, une équipe de chercheurs de la République de Corée, dirigée par le professeur Sung Ho Song de l’Université nationale de Kongju et le professeur assistant Jin Kim du Département de science et génie des matériaux de l’Université nationale Hanbat, a développé des bois transparents (BT) thermochromiques commutables pour fenêtres intelligentes en utilisant pour la première fois des cristaux liquides dispersés dans un polymère (PDLC) durcissables aux UV dans des bois modifiés.
La fenêtre intelligente « passive » à base de PDLC/BT fabriquée dans cette étude ajuste sa transmittance de la lumière visible en fonction de la température sans coût énergétique supplémentaire. Le PDLC/BT de balsa présente une transmittance qui augmente lentement avec la température – passant d’opaque (28% de transmittance) à température ambiante à transparent (78% de transmittance) à 40 °C – à 550 nm. De cette manière, il démontre une régulation lumineuse autonome en énergie tout en nécessitant zéro électricité externe.
De plus, le PDLC/BT de balsa présente une protection UV quasi totale avec des performances exceptionnelles de blocage des UV. Le matériau bloque près de 100 % du rayonnement UVA grâce à un effet unique d’« agrégation en J », protégeant la peau et les intérieurs sans sacrifier la lumière visible. Il montre également une conductivité thermique près de cinq fois inférieure à celle du verre. « Avec une conductivité thermique de 0,197 W m⁻¹ K⁻¹, notre nouveau biocomposite est près de cinq fois plus isolant que le verre conventionnel, ralentissant considérablement les pertes ou gains de chaleur dans les bâtiments », souligne le Dr Kim.
Il souligne en outre les diverses applications potentielles de leurs travaux. « Notre innovation est un remplacement direct et écologique du verre qui offre de l’intimité la nuit et un éclairage naturel le jour tout en réduisant drastiquement les coûts énergétiques de CVC. C’est idéal pour les serres intelligentes afin d’éviter la brûlure des cultures en régulant automatiquement la lumière du soleil et en maintenant des températures de croissance internes stables. De plus, la présente technologie est prometteuse pour le développement de moniteurs de santé portables intelligents. Elle peut être utilisée comme un patch cutané flexible qui devient transparent lorsque la température corporelle dépasse 38°C, fournissant une alerte sanitaire visuelle instantanée sans besoin de piles ou d’électronique », explique le Dr Kim.
À long terme, ces travaux peuvent ouvrir la voie à une vie neutre en carbone en rendant les maisons neutres en carbone abordables pour la famille moyenne en remplaçant les fenêtres intelligentes énergivores par des panneaux autogérés à base de bois. Cela peut en outre révolutionner la sécurité alimentaire ; les serres intelligentes utilisant ce matériau de nouvelle génération proposé pourraient stabiliser la production alimentaire dans les climats rudes en fournissant une gestion thermique et lumineuse optimale et sans énergie. Enfin, cette technologie devrait ouvrir la voie à une nouvelle classe de dispositifs médicaux portables jetables et à faible coût et sans batterie – tels que des bracelets de surveillance de la fièvre – qui fournissent des données de santé critiques sans aucune exigence de recharge ou de synchronisation.
Article : Polymer dispersed liquid crystals-impregnated switchable thermochromic transparent woods with excellent ultraviolet blocking performance for smart windows – Journal : Advanced Composites and Hybrid Materials – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Source : Hanbat National University
