Matériau contrôle lumière et chaleur
Les fenêtres sont essentielles pour permettre à la fois la lumière et la chaleur d’entrer dans un espace, mais il existe des situations où vous ne souhaitez pas les deux simultanément. Récemment, des ingénieurs de l’Université d’État de Caroline du Nord (NCSU) ont créé un matériau novateur qui permet aux fenêtres de passer facilement entre trois modes distincts.
Les fenêtres dynamiques innovantes ont la capacité d’alterner entre trois modes distincts : un mode transparent standard qui permet l’entrée de la lumière et de la chaleur, un mode qui bloque la chaleur tout en maintenant la transparence à la lumière, et un mode teinté qui bloque partiellement la lumière mais pas la chaleur. Cette fonctionnalité garantit que les utilisateurs sont bien équipés pour s’adapter aux besoins saisonniers variables.
L’oxyde de tungstène dans les fenêtres dynamiques électrochromiques
L’élément crucial de ce processus est une substance appelée oxyde de tungstène, un composant courant des fenêtres dynamiques électrochromiques. Normalement transparent, l’oxyde de tungstène s’assombrit et limite la lumière lorsqu’il est soumis à un signal électrique, ce qui le rend adapté aux fenêtres qui peuvent ajuster leur teinte selon les besoins.
Cependant, dans la récente recherche menée par NCSU, les scientifiques ont découvert une capacité supplémentaire remarquable. En introduisant de l’eau, l’oxyde de tungstène se transforme en hydrate d’oxyde de tungstène, introduisant un réglage supplémentaire lorsqu’il est utilisé dans les fenêtres électrochromiques.
Les phases de l’hydrate d’oxyde de tungstène en action
Lorsqu’il est en mode inactif, il maintient sa transparence à la fois à la lumière et à la chaleur, en en faisant un choix idéal pour les journées d’hiver sombres où maximiser les deux est essentiel. Lorsqu’il est exposé à des électrons et des ions lithium, le matériau passe par une série de phases. Initialement, il commence par bloquer la lumière infrarouge (perçue comme de la chaleur) tout en restant transparente à la lumière visible.
Finalement, à mesure que davantage d’électrons pénètrent dans le matériau, il passe dans une phase sombre où il bloque à la fois la lumière visible et la lumière infrarouge, ce qui est parfait pour l’été.
La raison précise du comportement de l’hydrate d’oxyde de tungstène de cette manière reste incertaine. Cependant, les scientifiques de NCSU ont une hypothèse de travail. Selon Jenelle Fortunato, le premier auteur de l’étude, « La présence d’eau dans la structure cristalline rend la structure moins dense, de sorte que la structure est plus résistante à la déformation lorsque des ions lithium et des électrons sont injectés dans le matériau ».
Comprendre les phases “Cool” et “Dark” de l’Hydrate d’Oxyde de Tungstène
Notre hypothèse est que, parce que l’hydrate d’oxyde de tungstène peut accueillir plus d’ions lithium que l’oxyde de tungstène régulier avant de se déformer, vous obtenez deux modes. Il y a un mode « frais », dans lequel l’injection d’ions lithium et d’électrons affecte les propriétés optiques sans provoquer encore de changement structurel, absorbant la lumière infrarouge. Ensuite, après que le changement structurel ait lieu, il y a un mode « sombre » qui bloque à la fois la lumière visible et la lumière infrarouge.
Bien qu’il existe de nombreuses technologies de fenêtres dynamiques en cours de développement, il n’est pas courant de trouver un système avec une gamme aussi large de modes. Lorsque plusieurs modes sont proposés, ils nécessitent souvent des configurations plus volumineuses. Cependant, dans ce cas, parce qu’un seul matériau est nécessaire, il devrait maintenir l’épaisseur du verre et les besoins énergétiques à peu près au même niveau que les fenêtres traditionnelles à l’oxyde de tungstène.
Delia Milliron, l’un des co-auteurs correspondants de l’étude, a déclaré : « La découverte d’un contrôle de la lumière double bande (infrarouge et visible) dans un seul matériau déjà bien établi dans la communauté des fenêtres intelligentes pourrait accélérer le développement de produits commerciaux aux capacités améliorées ».
Lire l’article original sur : New Atlas
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