aérogel-protection-fenêtres-mars

Un nouveau type de gel transparent appelé aérogel, fabriqué à partir de déchets de bière facilement disponibles, peut-il aider les ingénieurs à construire des serres sur Mars ? Pour répondre à cette question, des physiciens de CU Boulder ont mis au point un gel isolant qui, selon eux, peut recouvrir les fenêtres des habitats dans l’espace, permettant aux futurs colons de piéger et de stocker l’énergie du soleil, comme une serre qui resterait chaude sur Mars alors qu’à l’extérieur la température moyenne est de -63 degrés Celsius, et contrairement aux produits similaires sur le marché, ce matériau est transparent.

L’aérogel un super isolant

« Cette transparence est une caractéristique habilitante car vous pouvez utiliser ce gel dans des fenêtres, et vous pouvez même l’utiliser dans des habitats extraterrestres », a déclaré Ivan Smalyukh, professeur au Département de physique. « Vous pourriez récolter la lumière du soleil à travers ce matériau thermiquement isolant et stocker l’énergie à l’intérieur, en vous protégeant des grandes oscillations de température que vous avez sur Mars ou sur la Lune. »

La caractéristique des aérogels, comme leur nom l’indique, est l’air, a expliqué Smalyukh. Ce matériau contient 90% d’air, il est donc très léger. Les ingénieurs atteignent cette légèreté en générant des motifs entrecroisés de matière solide qui emprisonnent l’air à l’intérieur de milliards de minuscules pores. C’est cette capacité de piégeage qui en fait de si bons isolants. « Vous créez un réseau très tortueux de ces nanoparticules qui se lient ensemble dans l’aérogel, empêchant la chaleur de traverser », a déclaré Smalyukh.

De la bière aux fenêtres

Cependant, ce même réseau a tendance à disperser la lumière, ce qui rend les aérogels moins transparent que le verre. Pour faire un gel plus translucide, Smalyukh et ses collègues ont commencé par utilisé de la cellulose sucrée. En contrôlant soigneusement la liaison des molécules de cellulose, l’équipe a été en mesure de les orienter vers un motif en forme de treillis. Ce modèle est tellement uniforme, a-t-il dit, qu’il laisse passer la lumière sans encombre, donnant au gel son aspect transparent.

Afin de trouver un approvisionnement riche en cellulose pour leur matériau de l’ère spatiale, les chercheurs se sont tournés vers une substance que l’on retrouve après la fabrication de la bière, appelé moût.

Le moût de bière, ou le liquide résiduaire produit pendant le processus de brassage, peut produire de la cellulose lorsque les scientifiques ajoutent des bactéries spécialisées. Les chercheurs se sont rendu dans les brasseries de la région de Boulder pour collecter des bacs de cette substance. « Ainsi, non seulement nous recyclons et économisons ce matériau en utilisant des déchets, mais nous produisons également cette matière première à moindre coût », a déclaré Andrew Hess, Ph.D. étudiant en physique à CU Boulder.

Actuellement, il faut environ deux semaines à l’équipe pour cultiver la cellulose, mais le reste du processus de fabrication de l’aérogel se déroule rapidement. Le produit final des efforts de l’équipe est un film mince et flexible qui est environ 100 fois plus léger que le verre. Ce gel est tellement résistant à la chaleur que vous pourriez en mettre une bande sur votre main et allumer un feu sur le dessus sans ressentir quoi que ce soit.

Des applications plus immédiates

Alors que les chercheurs cherchent à intégrer ce matériel dans des habitats spatiaux, des applications plus immédiates sont déjà disponibles sur Terre. La plupart des fenêtres sont de mauvais isolants. Selon le ministère de l’Énergie, environ le quart de l’énergie dépensée pour chauffer et refroidir des bâtiments aux États-Unis sert à compenser la perte de chaleur par les fenêtres, ce qui peut coûter des milliards de dollars par an aux exploitants de ces bâtiments.

Couvrir le verre avec des feuilles d’aérogel, pourrait considérablement ralentir la perte de chaleur, a déclaré Hess, qui dirige également ce travail de transfert de technologie au marché, et vous n’auriez pas à remplacer les fenêtres durant le processus. De plus, à plus grande échelle, les villes pourraient utiliser ce gel pour rénover les fenêtres des gratte-ciels, ce qui augmenterait considérablement l’efficacité énergétique.

Des vêtements pour les saisons froides très légers

« Jusqu’à présent, notre approche a été autour des fenêtres », a déclaré Hess. « Cependant, nous pensons également que notre technologie peut être utilisée pour de nombreuses autres applications, y compris des vêtements intelligents, pour isoler les voitures et protéger les pompiers. » Pour s’amuser, Smalyukh a déclaré qu’un après-midi, son laboratoire a reçu la visite de la jeune fille d’un des membres de son équipe. Les chercheurs ont revêtu sa main d’aérogel non toxique, lui donnant un gant limpide et souple. Cela a inspiré Smalyukh à penser à utiliser des aérogels pour créer des vêtements à la fois ultra-chauds, transparents et très légers.

Source : University of Colorado Boulder