Des chercheurs ont mis au point une nouvelle peinture à haut rendement énergétique qui repousse la chaleur, s’adapte à toutes les couleurs et peut durer des siècles. Cette peinture est également la plus légère jamais conçue.
Inspirée des ailes de papillon, cette peinture n’est pas composée de pigments. C’est le réseau de nanoparticules qui crée structurellement la couleur. Les chercheurs parlent de “peinture plasmonique”.
Les calculs montrent qu’il faudrait 1,4 kilogramme de peinture plasmonique pour peindre un Boeing 747, contre plus de 454 kilogrammes de peinture commerciale classique.
Cela signifie que la quantité de gaz à effet de serre nécessaire au vol peut être considérablement réduite.
Pour être clair, cette peinture n’a été fabriquée qu’en laboratoire, elle est donc loin d’une production de masse.
Mais les chercheurs ont déjà fabriqué quelques peintures à l’aide d’une technique qui peut être facilement mise à l’échelle, et ils prévoient de travailler ensuite sur ces peintures.
Comme la peinture plasmonique réfléchit les rayons infrarouges, elle absorbe moins de chaleur et peut abaisser la température des structures.
Les chercheurs affirment que les surfaces recouvertes de cette nouvelle peinture restent 13 à 16 degrés Celsius (25 à 30 degrés Fahrenheit) plus froides que celles recouvertes de peintures commerciales ordinaires.
“Plus de 10 % de l’électricité aux États-Unis est utilisée pour la climatisation”, explique Debasis Chanda, chercheur en nanosciences à l’université de Floride centrale, qui dirige l’équipe ayant mis au point la peinture.
“La différence de température qu’offre la peinture plasmonique se traduit par d’importantes économies d’énergie.
Les peintures à base de pigments nécessitent aujourd’hui des molécules spécifiques pour créer la couleur, et dans les peintures modernes, ces pigments sont généralement synthétiques.
Les propriétés électroniques de chaque molécule peuvent contrôler la quantité de lumière qu’elle absorbe, et donc la couleur de la peinture. Cela signifie que chaque fois que la couleur de la peinture change, un nouveau pigment doit être fabriqué.
La peinture plasmonique, en revanche, utilise des nanoparticules de deux substances incolores : l’aluminium et l’oxyde d’aluminium. En disposant les nanoparticules sous différentes formes sur des miroirs d’aluminium recouverts d’oxyde d’aluminium, ils peuvent contrôler la diffusion, la réflexion et l’absorption de la lumière.
Ce processus est également à l’origine de la richesse des couleurs des ailes de papillon.
“Des fleurs, oiseaux et papillons aux poissons, céphalopodes et autres formes de vie aquatique, la gamme de couleurs et de nuances dans la nature est étonnante”, explique Chanda.
“La couleur structurelle est le principal mécanisme de production de couleurs chez certaines espèces extrêmement vives, où l’arrangement géométrique de deux substances incolores produit toutes les couleurs. Dans les pigments artificiels, en revanche, chaque couleur est nouvelle. J’ai besoin d’une molécule”.
Cette couleur structurelle rend la peinture très légère. Avec une épaisseur de seulement 150 nanomètres, elle atteint une couleur complète, ce qui en fait la peinture la plus légère jamais enregistrée.
Dans cette étude, l’équipe de recherche a créé la peinture structurelle à l’aide d’un évaporateur à faisceau d’électrons qui chauffe le matériau à une vitesse très contrôlée.
Cette évaporation contrôlée conduit à l’auto-assemblage de petits groupes de nanoparticules d’aluminium. Les atomes d’aluminium sont attirés les uns par les autres plutôt que par le substrat d’oxyde en croissance, formant ainsi naturellement des grappes.
En ajustant la pression et la température de l’évaporateur à faisceau d’électrons, il est possible de créer des structures qui reflètent différentes couleurs.
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