Monde de la physique : couleurs vives avec un effet rafraîchissant

Les surfaces blanches chauffent nettement moins au soleil que les surfaces noires. C’est pourquoi les toits des maisons en Californie ou les rails en Italie sont déjà peints en blanc. Un nouveau type de revêtement, que les chercheurs ont développé sur le modèle des papillons tels que le papillon morpho bleu, promet désormais un effet rafraîchissant également pour les couleurs vives. Ils n’ont pas utilisé de pigments de couleur pour cela, mais plutôt les propriétés réfléchissantes des surfaces nanostructurées. Comme le rapportent les scientifiques dans la revue spécialisée “Optica”, la température de surface pourrait être réduite d’environ deux degrés en dessous de la température ambiante.

Les couleurs nouvellement développées sont basées sur une structure multicouche composée de différents matériaux, tels que l’argent ou le titane et le dioxyde de silicium. Wanlin Wang de l’Université de Shenzhen et son équipe ont d’abord simulé la structure des couches réfléchissantes constituées d’oxydes métalliques afin d’obtenir les impressions de couleur souhaitées de bleu, vert, jaune ou rouge. Fondamentalement, la structure des structures fines est similaire aux structures naturelles de l’aile de papillon, bien qu’elles varient quelque peu en fonction de l’impression de couleur et diffèrent donc par la disposition et la taille des nanostructures. Pour une surface bleue chatoyante, par exemple, la partie bleue de la lumière du soleil est réfléchie et diffusée sur une large gamme d’angles. La composante de couleur jaune complémentaire, en revanche, n’est réfléchie que sur une petite plage angulaire, ce qui signifie que seules les ondes lumineuses bleues sont visibles à l’œil. Ce principe s’applique donc aux autres couleurs que les chercheurs ont également pu réaliser expérimentalement.

Afin d’empêcher de manière fiable l’échauffement de la surface, Wang et son équipe ont utilisé de l’argent comme couche inférieure, qui reflète complètement les ondes lumineuses incidentes et empêche toute absorption d’échauffement. Des séries de tests sous la lumière directe du soleil ont prouvé l’effet de refroidissement des couleurs structurelles. Par exemple, après plusieurs heures, une surface bleue est restée nettement plus froide qu’une surface qui avait été peinte avec une peinture pigmentée bleue conventionnelle. En été, les chercheurs ont déterminé une différence de température de 35 degrés Celsius, en hiver, les surfaces aux couleurs structurelles délicates étaient de 15 degrés Celsius plus fraîches.

Jusqu’à présent, cependant, les chercheurs n’ont enduit que des surfaces rigides sur un support en verre dépoli pour leurs tests pilotes. En principe, cependant, ces couleurs structurelles rafraîchissantes conviennent également aux films plastiques souples. “Nos revêtements de refroidissement pourraient ainsi contribuer à l’économie d’énergie et donc à la protection du climat à l’avenir”, déclare Wang. Avant une telle application, cependant, des processus devraient être développés afin d’appliquer les couleurs structurelles en filigrane rapidement et largement sur un substrat. De plus, les chercheurs veulent remplacer la couche d’argent par une couche d’aluminium afin de réduire considérablement les coûts des couches de peinture de refroidissement.