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Du papier peint intelligent photo-absorbant pour alimenter la maison

5 avril 2016

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Du papier peint intelligent photo-absorbant pour alimenter la maison

Droits réservés – The Telegraph / Worldcrunch – 26 février 2016 – Sarah Knapton

La maison du futur pourrait bientôt être équipée de « papier peint intelligent » qui récolte la lumière ambiante, même dans des conditions de faible luminosité.

Du « papier peint intelligent » qui absorbe la lumière et la chaleur pour alimenter la maison en énergie : une idée qui pourrait devenir réalité dans les années à venir, grâce à la récente mise au point de panneaux solaires flexibles ultra-fins.

Des ingénieurs de l’Université du Surrey, en Angleterre, se sont inspirés des yeux de papillons de nuit pour produire des panneaux aussi fins que du papier et capables d’absorber près de 90% de la lumière ambiante, même en faible intensité.

L’équipe de scientifiques avait émis l’hypothèse que le graphène (un matériau d’une épaisseur d’un atome seulement) pouvait être utilisé pour créer des panneaux solaires flexibles, mais ce matériau, à base de carbone, absorbe mal la lumière.

Les chercheurs se sont donc tournés vers la nature, s’intéressant en particulier à la manière dont les animaux parviennent à se repérer dans le noir. Et ils ont découvert que les papillons de nuit, en particulier, avaient développé un système intelligent d’absorption maximale de lumière pour mieux s’orienter dans la pénombre, grâce à leurs yeux, recouverts d’une structure microscopique qui filtre la lumière et la dirige vers le centre. En adoptant une conception similaire, ces scientifiques sont parvenus à élaborer des panneaux extrêmement efficaces.

Le fruit de leurs efforts : un matériau, d’une épaisseur de quelques nanomètres seulement, qui pourra donner jour à de multiples applications, comme le « papier peint intelligent », capable de générer de l’électricité en tirant profit des déperditions de lumière ou de chaleur.

« La nature a développé des adaptations simples mais efficaces. Nous nous en sommes inspirés pour répondre aux défis des technologies futures », explique le professeur Ravi Silva, qui dirige l’institut des technologies avancées de l’université.

« Les structures microscopiques qui recouvrent les yeux des papillons de nuit leur permettent de voir même dans des conditions d’obscurité extrême. Cette surface fonctionne en canalisant la lumière vers le centre de l’œil, tout en éliminant les reflets qui pourraient alerter les prédateurs de leur présence. Nous avons adapté cette technique au graphène afin de créer un matériau incroyablement fin, performant et qui absorbe la lumière ».

« Des cellules photovoltaïques recouvertes de ce matériau seraient à même de tirer parti de la lumière ambiante, qu’importe son intensité. Installé à l’intérieur de la maison, par exemple sous forme de “papier peint intelligent” ou encore de “fenêtres intelligentes”, ce matériau pourrait produire de l’énergie à partir des déperditions de luminosité ou de la chaleur », note le professeur Silva.

Le graphène est déjà connu pour sa remarquable conductivité électrique et sa grande résistance mécanique. Mais pour rendre le graphène photo-absorbant, les scientifiques ont dû utiliser une méthode de gravure particulière, la « nanotexturation ».

« Du fait de son extrême finesse, le graphène ne peut absorber qu’une faible pourcentage de la lumière qui l’éclaire. Tel quel, il n’est donc pas adapté aux types de technologies opto-électroniques requises pour le futur “intelligent” vers lequel nous nous dirigeons », explique le docteur José Anguita de l’Université du Surrey, principal auteur de l’article traitant de cette innovation paru dans le magazine Science Advances. « En revanche, le graphène nanotexturé permet de canaliser la lumière vers les interstices microscopiques situés entre les nanostructures, multipliant par conséquent la quantité de lumière absorbée par le matériau ».

« Nous sommes désormais en mesure d’obtenir une forte absorption, même de la part de films de quelques nanomètres d’épaisseur. En temps normal, une feuille de graphène classique n’absorbe que 2 à 3% de lumière. Mais avec cette méthode, nous sommes parvenus à 95% d’absorption sur un large spectre, des UV aux infra-rouges », selon le docteur Anguita.

Et le professeur Silva d’ajouter: « La prochaine étape sera d’appliquer ce matériau à diverses technologies, présentes et futures ».

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