Un revêtement inspiré du caméléon pour une régulation thermique des bâtiments

Alors que l’été laisse place à l’automne, nombreux sont ceux qui éteignent la climatisation pour allumer les chauffages. Cependant, les systèmes de chauffage et de climatisation traditionnels sont énergivores et, fonctionnant généralement aux combustibles fossiles, ils ne sont pas durables.

Aujourd’hui, en s’inspirant d’un caméléon du désert, une équipe a développé un revêtement éco-énergétique et économique, capable de maintenir les bâtiments au frais en été et au chaud en hiver sans consommation d’énergie supplémentaire.

L’inspiration du caméléon du désert

De nombreuses créatures du désert ont développé des adaptations spécialisées pour survivre dans des environnements difficiles avec de grandes variations de température quotidiennes.

Par exemple, le caméléon Namaqua d’Afrique australe change de couleur pour réguler sa température corporelle en fonction des conditions. Il apparaît gris clair par temps chaud pour réfléchir la lumière du soleil et se rafraîchir, puis devient brun foncé une fois refroidi pour absorber la chaleur.

Cette capacité unique est un exemple naturel de contrôle passif de la température, un phénomène qui pourrait être adapté pour créer des bâtiments plus éco-énergétiques.

Le développement du revêtement

Inspirés par le caméléon Namaqua, Fuqiang Wang et ses collègues ont voulu créer un revêtement à changement de couleur qui s’adapte aux fluctuations des températures extérieures.

Pour ce faire, les chercheurs ont mélangé des microcapsules thermochromiques, des microparticules spécialisées et des liants pour former une suspension, qu’ils ont ensuite pulvérisée ou appliquée au pinceau sur une surface métallique. Lorsqu’elle est chauffée à 20 degrés Celsius, la surface commence à passer du foncé au gris clair.

Une fois atteints 30 degrés, le film clair réfléchit jusqu’à 93% du rayonnement solaire. Même chauffé à plus de 80 degrés pendant une journée entière, le matériau ne montre aucun signe de détérioration.

Comparaison avec d’autres revêtements

L’équipe a ensuite testé le revêtement aux côtés de trois revêtements conventionnels – une peinture blanche ordinaire, une peinture à refroidissement radiatif passif et des tuiles en acier bleu – lors d’essais en extérieur sur des bâtiments miniatures, de la taille d’une niche pour chien, au cours des quatre saisons.

En hiver, le nouveau revêtement était légèrement plus chaud que le système de refroidissement radiatif passif, bien que les deux aient maintenu des températures similaires dans des conditions plus chaudes.

En été, le nouveau revêtement était nettement plus frais que la peinture blanche et les tuiles en acier.

Au printemps et en automne, le nouveau revêtement était le seul système capable de s’adapter aux fluctuations importantes des températures, passant du chauffage au refroidissement tout au long de la journée.

En synthèse

Ce système à changement de couleur pourrait permettre d’économiser une quantité considérable d’énergie dans les régions connaissant plusieurs saisons, tout en étant peu coûteux et facile à fabriquer.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qui a inspiré les chercheurs pour développer ce revêtement ?

Les chercheurs se sont inspirés du caméléon Namaqua, qui change de couleur pour réguler sa température corporelle en fonction des conditions environnementales.

Comment fonctionne ce revêtement ?

Le revêtement est composé de microcapsules thermochromiques, de microparticules spécialisées et de liants. Il change de couleur en fonction de la température, passant du foncé au gris clair pour réfléchir la chaleur et inversement pour l’absorber.

Quels sont les avantages par rapport aux revêtements conventionnels ?

Ce revêtement est capable de s’adapter aux fluctuations importantes des températures, passant du chauffage au refroidissement tout au long de la journée, contrairement aux revêtements conventionnels qui ne peuvent maintenir qu’une seule fonction.

Quelles sont les applications potentielles de ce revêtement ?

Le revêtement pourrait être utilisé pour rendre les bâtiments plus écoénergétiques, en maintenant une température confortable sans consommation d’énergie supplémentaire.

Quels sont les avantages économiques et environnementaux ?

Le revêtement permet d’économiser une quantité considérable d’énergie, réduisant ainsi les coûts énergétiques et l’impact environnemental des bâtiments.

Article : « Warm in Winter and Cool in Summer » Scalable Biochameleons Inspired Temperature Adaptive Coating with Easy Preparation and Construction – DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02733