Du vitrage capable de mieux arrêter chaleur et UVs

Le vitrage est un point crucial de l'isolation des bâtiments. Pour augmenter sa capacité à l'infrarouge proche et les UV solaires, il faut le traiter à l'aide d'un revêtement aujourd'hui complexe et coûteux à obtenir. Des chimistes rennais proposent un processus à la fois simple, bon marché, non toxique et performant. Publication dans les revues Nanomaterials et STAM (juin et août 2022).
Immeuble à forte surface vitrée - Photo GottaBeWorthIt via Pexels

Des scientifiques de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (ISCR - CNRS/Université Rennes 1/ENSCR/INSA Rennes), du laboratoire international Laboratory for Innovative Key Materials and Structures (LINK - NIMS/Saint-Gobain/CNRS) impliquant l'Université de Rennes 1 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. Déoposés sur des vitrages, ils pourraient ainsi filtrer sélectivement le rayonnement solaire.

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).

Représentation de nanocomposites à base de cluster métalliques [{Nb5TaXi12}Xa6]4- C. Lebastard, F. Grasset et al. Représentation de nanocomposites à base de cluster métalliques [{Nb5TaXi12}Xa6]4- © C. Lebastard, F. Grasset et al.

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 (LINK) 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 (CNRS/Université Rennes 1/ENSCR/INSA Rennes), 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.

[Lire la suite sur le site de l'Institut national de chimie du CNRS]

Références

High performance {Nb5TaX12}@PVP (X = Cl, Br) cluster-based nanocomposites coatings for solar glazing applications
Clément Lebastard, Maxence Wilmet, Stéphane Cordier, Clothilde Comby-Zerbino, Luke MacAleese, Philippe Dugourd, Naoki Ohashi, Tetsuo Uchikoshi & Fabien Grasset
Science and Technology of Advanced Materials 2022 - Volume 23, 2022 - Issue 1, p. 446-456 - doi:10.1080/14686996.2022.2105659

Controlling the deposition process of nanoarchitectonic nanocomposites based on {Nb6-xTaxXi12}n+ octahedral cluster-based building blocks (Xi = Cl, Br ; 0 ≤ x ≤ 6, n = 2, 3, 4) for UV-NIR blockers coating applications
Clément Lebastard, Maxence Wilmet, Stéphane Cordier, Clothilde Comby-Zerbino, Luke MacAleese, Philippe Dugourd, Toru Hara, Naoki Ohashi, Tetsuo Uchikoshi & Fabien Grasset
Nanomaterials 2022, 12(12), 2052 - doi: 10.3390/nano12122052