Des scientifiques en science des matériaux de l’Université de Californie, à Los Angeles (UCLA), ont développé une technologie compacte de refroidissement capable de réduire les températures ambiantes de 8,9 degrés Celsius, et jusqu’à 3,9 degrés en 30 secondes à la source de chaleur. Cette avancée repose sur des films minces en polymère utilisant un effet électrocalorique et offre un potentiel significatif pour les dispositifs portables et les vêtements connectés.
Une innovation basée sur l’effet électrocalorique
Le principe central de cette technologie repose sur l’effet électrocalorique, où un champ électrique induit une variation temporaire de température dans un matériau. L’équipe, dirigée par le professeur Qibing Pei de l’École d’ingénierie Samueli de l’UCLA, a conçu un prototype capable de pomper la chaleur en continu grâce à des films minces flexibles empilés.
Des résultats expérimentaux prometteurs
Lors des tests en laboratoire, le dispositif a démontré sa capacité à :
- Réduire la température ambiante de 8,9 degrés Celsius en continu.
- Abaisser jusqu’à 3,9 degrés Fahrenheit au point de contact avec la source de chaleur en seulement 30 secondes.
Ces performances, détaillées dans un article publié dans la revue Science, illustrent le potentiel de cette technologie dans des contextes concrets, notamment pour des accessoires portables et des solutions de refroidissement transportables.
Une conception mécanique élégante
Le dispositif est composé d’un empilement circulaire de six films polymères d’un diamètre inférieur à un pouce et d’une épaisseur totale d’un quart de pouce. Chaque couche est enduite de nanotubes de carbone. Ce matériau ferroélectrique réagit à un champ électrique en modifiant sa forme.
Le mécanisme est basé sur un mouvement d’alternance :
- Lorsque le champ électrique est activé, les couches s’écrasent les unes contre les autres.
- Lorsqu’il est désactivé, elles se détendent et pressent d’autres couches adjacentes.
Ce mouvement continu et auto-régénératif élimine la chaleur de manière constante, assurant une efficacité remarquable.
Une alternative durable à la climatisation traditionnelle
Contrairement aux climatiseurs et réfrigérateurs traditionnels qui dépendent de la compression de vapeur et de l’utilisation de fluides frigorigènes émetteurs de gaz à effet de serre, cette nouvelle technologie fonctionne uniquement à l’électricité.
Avantages principaux :
- Pas de liquide ni de gaz polluant nécessaires.
- Compatible avec des sources d’énergie renouvelable telles que les panneaux solaires.
- Réduction de la consommation énergétique par rapport aux systèmes traditionnels.
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Applications potentielles et impacts
Qibing Pei et son équipe envisagent plusieurs applications, notamment :
- Accessoires de refroidissement portables : Conçus pour les personnes travaillant dans des environnements chauds sur de longues périodes, ces accessoires seraient confortables, fiables et économes en énergie.
- Refroidissement électronique : Avec des composants flexibles, la technologie pourrait être intégrée dans les dispositifs électroniques pour améliorer leur efficacité thermique.
Selon Sumanjeet Kaur, chercheuse au Lawrence Berkeley National Laboratory et co-inventrice du brevet associé à cette invention, l’impact potentiel sur la réduction de la consommation énergétique et l’adaptation au réchauffement climatique est considérable.
Une équipe de recherche multidisciplinaire
Outre Qibing Pei, ce projet ambitieux a mobilisé une équipe pluridisciplinaire, incluant :
- Hanxiang Wu et Wenzhong Yan, chercheurs postdoctoraux et co-auteurs principaux.
- Plusieurs doctorants en science des matériaux et bio-ingénierie de l’UCLA.
- Ankur Mehta, professeur associé en ingénierie électrique et informatique.
Le financement a été assuré par des institutions prestigieuses telles que le Bureau de la recherche navale des États-Unis, le Lawrence Berkeley National Laboratory et la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).
Un avenir prometteur pour les technologies de refroidissement
Avec des températures mondiales en augmentation, cette innovation apporte une réponse innovante aux besoins croissants de solutions de refroidissement durables. En intégrant des matériaux avancés et une architecture mécanique ingénieuse, ce dispositif ouvre la voie à une nouvelle ère de technologies portables et respectueuses de l’environnement.
“Cette technologie a le potentiel d’améliorer considérablement notre capacité à faire face aux chaleurs extrêmes,” conclut Qibing Pei.
Source de l’article : http://dx.doi.org/10.1126/science.adr2268 (Science.org)
J’ai lu “degrés Fahrenheit “, j’ai arrêté de lire. Des gens qui utilisent des degrés Fahrenheit ne peuvent pas être considérés comme scientifique. Un journal qui utilise cette échelle absurde et faussée n’est pas crédible.
Désolé.
Désolé de vous le dire au risque de blesser votre (in)culture scientifique :
D’où viennent les Fahrenheits ? En 1724, un physicien allemand du nom de Daniel Fahrenheit prend deux températures de référence : la température la plus basse que l’on pouvait alors obtenir dans un laboratoire (obtenue avec un mélange de glace, d’eau et de chlorure d’ammonium) qui se situe à – 17,7°Celsius ; et à l’autre bout celle du corps humain. Entre ces deux températures le physicien divise en 12 sections, subdivisées en 8. Son échelle est donc composée de 96 degrés. Ainsi en Fahrenheit l’eau gèle non pas à 0 degré Celsius mais à 32 °F et elle entre en ébullition non pas à 100 degrés mais à 212 °F.
Les deux échelles sont tout à fait valables et mesurent la même chose. La différence est que les Fahrenheits sont utilisés au USA.
Pour votre information, je viens de regarder la source de l’article il vient de Science.org qui est tout de même une des plus grande et reconnue revue scientifique au monde !!!!!