La baisse des températures nocturnes est un fait fondamental qui peut endommager les cultures, les équipements et les infrastructures. Une équipe de scientifiques a créé un nouveau type de film qui absorbe et réfléchit sélectivement différentes longueurs d'onde de la lumière infrarouge pour maintenir efficacement les objets au chaud, contribuant ainsi à protéger les cultures et les infrastructures des dommages causés par les températures froides nocturnes.
L'atmosphère terrestre est transparente à certaines longueurs d'onde infrarouges (c'est-à-dire l'énergie thermique), ce qui signifie qu'elles peuvent traverser l'atmosphère et atteindre les températures extrêmement froides de l'espace. Les scientifiques exploitent ce phénomène pour développer des systèmes de refroidissement radiatif pour les bâtiments, mais c'est aussi la raison pour laquelle les températures de surface chutent considérablement du jour au lendemain.
Ces fluctuations de température et les impacts ultérieurs tels que le gel et la rosée peuvent endommager les cultures, les lignes électriques et autres équipements et infrastructures exposés aux éléments. Le chauffage actif nécessite souvent l'utilisation de radiateurs, qui non seulement consomment de l'énergie mais ont également un impact énorme sur l'environnement.
Mais dans une nouvelle étude, des scientifiques de l’Académie chinoise des sciences ont créé un système de chauffage radiant qui fonctionne de manière passive. L’équipe de recherche a créé un film nanophotonique qui réfléchit et absorbe sélectivement différentes longueurs d’onde de lumière afin de maximiser la chaleur fournie à l’objet qu’il recouvre. La clé est de réfléchir les longueurs d'onde comprises entre 8 et 14 microns là où l'atmosphère est transparente, tout en absorbant les longueurs d'onde comprises entre 5 et 8 et 14 à 16 microns (bandes de rayonnement).
Le film est composé de cinq couches ultra-minces de sulfure de germanium et de zinc alternés. Ces matériaux ont un facteur de réflexion de 0,91 dans la fenêtre transparente et une capacité d'absorption de 0,7 dans la bande de rayonnement. Lors de tests en extérieur, le film a réussi à maintenir la surface couverte 2,1°C (3,8°F) plus chaude qu'une surface qui réfléchissait toutes les longueurs d'onde et 4,4°C (7,9°F) plus chaude qu'une surface qui absorbait toutes les longueurs d'onde.
Cela ressemble à un problème qu'une couverture ou un autre revêtement de base pourrait résoudre, mais l'équipe affirme que cette technologie est bien plus efficace pour protéger les surfaces et les objets vulnérables. De plus, si cette technologie est installée sur un bâtiment, elle peut maintenir le bâtiment à une température confortable pendant la nuit tout en économisant une fortune sur les factures d’énergie.
La recherche a été publiée dans la revue Light : Science and Applications.