Fenêtres intelligentes : sombres ou isolantes sur simple pression d’un bouton

Les fenêtres commutables qui s’assombrissent et deviennent opaques par simple pression d’un bouton sont sur le marché depuis plusieurs années. La base d’une variante encore plus intelligente de fenêtres dynamiques a été développée Chercheurs dirigés par Veronica Augustyn de l’Université d’État de Caroline du Nord à Raleigh et mettez-les dans le Revue technique “ACS Photonics” avant. Basés sur l’oxyde de tungstène, un matériau électrochrome, ils ont développé un disque qui pouvait être commuté non pas entre deux mais trois états. Dans un premier temps, le rayonnement thermique pourrait être bloqué efficacement et, dans un deuxième temps, la lumière visible pourrait également être bloquée.

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couche d’hydrate

Les cristaux d’oxyde de tungstène hydraté constituent la base de cet électrochromisme dit à double bande. Dans ce matériau, des molécules d’eau supplémentaires sont incorporées dans la structure cristalline de l’oxyde de tungstène. L’équipe d’Augustyn a maintenant recouvert une vitre d’une couche extrêmement fine et transparente de cet hydrate. Dans leur expérience, il servait d’électrode à une cellule électrochimique. Ils ont choisi une feuille de lithium comme contre-électrode et une solution de perchlorate de lithium comme électrolyte liquide entre les deux.

Les chercheurs ont ensuite appliqué des tensions électriques comprises entre 1,5 et quatre volts à cette cellule électrochimique. Après quelques secondes, le premier changement dans les propriétés optiques de l’électrode en verre revêtu s’est produit : la couche extrêmement fine d’oxyde de tungstène hydraté est devenue imperméable aux longueurs d’onde du proche infrarouge et a ainsi pu bloquer le rayonnement thermique. Si la tension électrique était appliquée un peu plus longtemps, jusqu’à 15 secondes, l’électrode de verre s’assombrissait et devenait également complètement opaque. Ces changements dans les propriétés optiques étaient réversibles lorsque la tension était inversée.

Structure intelligente

Les chercheurs ne connaissent pas encore la cause exacte de ce comportement. Mais ils soupçonnent que la version hydratée de l’oxyde de tungstène peut absorber plus d’ions lithium que l’oxyde de tungstène anhydre. L’incorporation de ces ions pourrait dans un premier temps conduire au blocage du rayonnement thermique. Et ce n’est qu’à ce moment-là qu’un changement de phase vers la variante complètement opaque se produit. L’équipe souhaite tester cette hypothèse avec d’autres expériences avec d’autres oxydes métalliques et des analyses structurelles précises.

Cependant, de nombreux travaux de développement sont encore nécessaires pour créer des fenêtres utilisables et doublement commutables pour la lumière visible et le rayonnement thermique. Il faudrait démontrer que la modification des propriétés optiques peut être obtenue plusieurs milliers de fois. De plus, une telle fenêtre nécessite une conception astucieuse afin d’enfermer de manière sécurisée l’électrolyte liquide. De plus, les contacts électriques devraient être intelligemment disposés pour qu’ils ne soient pas visibles une fois les fenêtres commutables installées.

(BSc)