Chauffage passif à base d'or pour les lunettes

Une équipe de recherche de l'ETH Zurich a mis au point un revêtement transparent ultrafin, à base d'or, capable de convertir la lumière du soleil en chaleur. Il peut être appliqué sur le verre et d'autres surfaces pour les empêcher de s'embuer. Les applications de ce nouveau revêtement comprennent les lunettes et les pare-brise des voitures.

Les chercheuses et chercheurs du groupe dirigé par les professeurs de l'ETH Zurch Dimos Poulikakos et Thomas Schutzius soulignent que leur revêtement est fabriqué à l'aide de méthodes largement utilisées dans l'indutrie. Dans une salle blanche et par dépôt de vapeur sous vide, d'infimes quantités d'or sont déposées sur la surface. L'ETH Zurich a déposé une demande de brevet pour ce revêtement.

Absorber une grande partie du rayonnement infrarouge

La particularité de ce nouveau revêtement est qu'il absorbe le rayonnement solaire de manière sélective. La moitié de l'énergie contenue dans la lumière du soleil réside dans le spectre infrarouge, l'autre moitié dans le spectre de la lumière visible et des rayons UV. «Notre revêtement absorbe une grande partie du rayonnement infrarouge, ce qui le fait chauffer de jusqu'à 8 degrés Celsius», explique Iwan Hächler, doctorant à l'ETH Zurich, qui a joué un rôle moteur dans le développement. Par contre, le revêtement laisse passer les rayonnements dans le spectre visible. C'est la raison pour laquelle le revêtement est transparent.

Le nouveau revêtement adopte une approche qui diffère des méthodes antibuée classiques. Traditionnellement, les surfaces sont recouvertes de molécules qui attirent l'eau (hydrophiles), ce qui entraîne une diffusion uniforme de la condensation. C'est ainsi que fonctionnent les sprays antibuée. Mais la nouvelle méthode consiste à chauffer la surface, empêchant ainsi la condensation due à l'humidité de se former. Il s'agit du même principe que celui utilisé pour la lunette arrière d'une voiture. Mais, comme le souligne Iwan Hächler, le chauffage électrique est inefficace et gaspille de l'énergie. En revanche, le nouveau revêtement est chauffé de manière passive et ne nécessite, pendant la journée, aucune source d'énergie supplémentaire.

Plus mince, plus souple et plus efficace

Dimos Poulikakos, Thomas Schutzius et leurs équipes travaillent depuis plusieurs années sur les revêtements de surface à chauffage passif. Il y a trois ans, les scientifiques ont publié leur premier article de recherche sur un revêtement en or qui empêchait les surfaces transparentes de s'embuer. Le nouveau revêtement présenté comporte de nombreux avantages par rapport au premier : il est constitué d'une seule nanocouche d'or et est nettement plus fin, ce qui le rend plus transparent et plus souple. En outre, il est également plus transparent et plus efficace car il absorbe la lumière infrarouge de manière plus sélective.

L'or peut sembler cher, mais les chercheuses et chercheurs soulignent que leur revêtement est si peu exigeant que le coût du matériau reste faible. Le revêtement se compose de minuscules agrégats d'or extrêmement fins, pris en sandwich entre deux couches ultrafines d'oxyde de titane, un matériau électriquement isolant. Grâce à leurs propriétés réfringentes, ces deux couches extérieures augmentent l'efficacité de l'effet chauffant. De plus, la couche supérieure d'oxyde de titane agit comme une finition qui protège la couche d'or de l'usure. L'ensemble de ce «sandwich» ne fait que 10 nanomètres d'épaisseur. À titre de comparaison, une feuille d'or ordinaire est douze fois plus épaisse.

Les différentes agrégats d'or se touchent très peu, ce qui permet à la couche d'or de commencer à conduire l'électricité. Ainsi, en l'absence de lumière solaire, il serait toujours possible d'utiliser l'électricité pour chauffer le revêtement.

Les chercheurs et chercheuses vont maintenant poursuivre le développement de ce revêtement pour d'autres applications. Elles et ils chercheront notamment à savoir si d'autres métaux sont aussi efficaces que l'or. Outre les lunettes et les pare-brise, cette méthode antibuée pourrait être utilisée partout où des objets doivent être à la fois chauffés et transparents - comme les fenêtres, les miroirs ou les capteurs optiques. Il n'y a toutefois pas lieu de craindre qu'une voiture ou un bâtiment se réchauffe davantage en été. Iwan Hächler, doctorant à l'ETH Zurich, explique : «Le revêtement de la vitre absorbe les rayons infrarouges du soleil, ce qui chauffe spécifiquement la vitre et empêche le rayonnement d'atteindre l'intérieur de la voiture ou du bâtiment. Par conséquent, l'intérieur se réchauffe encore moins qu'il ne le ferait sans le revêtement.»