Nouveaux nanocomposites pour des vitrages sélectifs en toute transparence
Des scientifiques de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (ISCR, CNRS/Université de Rennes 1/ENSCR), du laboratoire international Laboratory for Innovative Key Materials and Structures (NIMS/Saint-Gobain/CNRS) et du centre de recherche de Saint-Gobain Paris ont développé une famille de revêtements à base de nanocomposites transparents à la lumière visible, mais absorbant les rayons ultra-violets et infrarouges proches, ces derniers étant sources de chaleur. Déposés sur des vitrages, ils pourraient ainsi filtrer sélectivement le rayonnement solaire. Ces résultats font l’objet de publications dans les revues Science and Technology of Advanced Materials et Nanomaterials.
Les bâtiments représentent une part importante de la consommation d'énergie mondiale. Plus de la moitié de cette énergie est utilisée dans les systèmes de refroidissement et/ou de chauffage pour maintenir sa température dans la plage de confort de ses occupants. Pour améliorer la régulation thermique de ces bâtiments, il est possible d’incorporer dans les vitrages des filtres absorbant sélectivement les rayonnements infrarouges proches (NIR) et ultra-violets (UV).
Concevoir des revêtements pour le vitrage « simples à réaliser », transparents dans le visible et qui interagissent uniquement avec les rayonnements UV et NIR est un des projets de recherche initié au Laboratory for Innovative Key Materials and Structures* lors de sa création en 2014. Plus précisément, les scientifiques s’intéressent à la capacité des nanocomposites à base de clusters de métaux de transition d’interagir avec les ondes électromagnétiques UV et NIR tout en restant transparents dans le domaine du visible, nanomatériaux qui pourraient ainsi être utilisés pour la régulation thermique des bâtiments.
Dans ce contexte, des équipes de l’Institut des Sciences chimiques de Rennes (ISCR, CNRS/Université de Rennes 1/ENSCR), de l’Institut lumière matière (CNRS/Université Lyon 1) et du Laboratory for Innovative Key Materials and Structures (NIMS/Saint-Gobain/CNRS) sont parvenues à optimiser les propriétés optiques et électrochimiques de nanoclusters métalliques à base de tantale et niobium en faisant varier leur composition chimique et leur environnement. En combinant expériences et simulations quantiques, ils expliquent l’origine de la transparence dans le visible et de l’absorption dans les domaines UV et NIR de ces matériaux.