Imaginez rafraîchir votre maison en été sous un soleil brûlant ou la réchauffer en hiver. Un revêtement classique réfléchissant bloque la chaleur solaire, mais peine à retenir la chaleur en hiver, augmentant les coûts de chauffage. Les bâtiments contribuent à environ 28 % des émissions mondiales de CO₂.
Des chercheurs californiens ont développé un matériau adaptatif intelligent qui régule la température : il laisse passer la chaleur quand il fait froid et la bloque quand il fait chaud. Testé sur le toit d'une maison, ce revêtement est décrit dans Science du 17 décembre.
"Notre toit performant excelle par temps chaud comme froid", explique Junqiao Wu, expert en science des matériaux à l'Université de Californie à Berkeley et au Lawrence Berkeley National Laboratory.
Le composant clé est l'oxyde de vanadium, déjà testé pour les fenêtres. Mauvais conducteur thermique, il agit comme un isolant idéal. À température ambiante, il laisse passer les infrarouges solaires. À 67 °C, il change de phase et les bloque, masquant l'intérieur.
Cette température est élevée pour un toit, mais en dopant l'oxyde de vanadium avec du tungstène, Wu et son équipe l'ont abaissée à 25 °C (77 °F), rendant le matériau pratique.
Pour tester en conditions réelles (soleil, vent, ciel), hors laboratoire, ils ont choisi le toit de la maison de Wu à San Francisco : exposition optimale au soleil, variations jour/nuit.
"J'ai électricité, WiFi et vis sur place pour surveiller", dit Wu. Ils ont posé des échantillons sur une couche transparente de fluorure de baryum et une base réfléchissante en argent, formant un ruban adhésif.
Wu et Kechao Tang ont installé le système sur le toit et un capteur sans fil sur le balcon. Comparé à des toits blanc et noir, leur matériau surpasse dans la plupart des conditions, malgré la supériorité du blanc au soleil direct.
La Bay Area n'est pas représentative de tous les climats. Avec Finnegan Reichertz, stagiaire, ils ont simulé 15 climats nord-américains : déserts, hivers froids, pluies.
Idéal pour climats tempérés avec écarts saisonniers, il économise plus d'énergie que les standards dans 12/15 climats. Moins efficace en Floride, Hawaï ou Alaska.
Prochaines étapes : brevet en 2022, production scalable. Wu vise applications spatiales, électronique, textiles : vestes ou tentes adaptatives.
