Construction : un nouveau revêtement pour des vitres plus économes en énergie
Des chercheurs de l’Université Rice, aux États-Unis, ont conçu un film transparent pour recouvrir les vitres et les rendre plus économes en énergie, notamment pendant l’hiver. Ce revêtement se compose de carbone, intégré dans le réseau atomique du nitrure de bore. Il forme une fine couche qui réfléchit la chaleur, résiste aux rayures et absorbe l’humidité, les UV ainsi que les variations de température.
À l’ère de la transition écologique, toutes les économies d’énergie sont les bienvenues, y compris dans la construction. Pour réduire la consommation énergétique des bâtiments, les scientifiques misent sur les fenêtres vitrées à faible émissivité.
Les revêtements pour vitres à faible émissivité restent coûteux
L’émissivité renvoie à la capacité d’un matériau à rayonner la chaleur sous forme d’énergie thermique. Plus la valeur d’émissivité d’une fenêtre est basse, moins la chaleur a tendance à s’en échapper. Malheureusement, les matériaux de revêtement permettant des valeurs basses restent coûteux. De plus, ils sont sujets à la dégradation par des facteurs environnementaux tels que l’humidité et les variations de température. Ce qui limite du coup leur efficacité énergétique.
Les scientifiques recherchent des solutions plus complètes et efficientes pour couvrir les vitres
Pour renforcer l’efficacité énergétique des fenêtres à moindre coût, les fabricants les recouvrent sur leur face intérieure uniquement. Ce qui n’est pas suffisant. Des scientifiques recherchent des solutions plus complètes et efficientes. À l’image des chercheurs de l’Université Rice à Houston (Texas, États-Unis), qui ont travaillé sur un nouveau film transparent fabriqué à partir de nitrure de bore (BN).
Ce matériau a l’avantage principal d’être beaucoup moins cher que l’argent ou l’oxyde d’indium-étain, majoritairement utilisés dans les revêtements à faible émissivité (low-E) conventionnels. Outre l’Université Rice, les Universités d’État de l’Arizona, de Cornell, de Toronto et de Hong Kong ont pris part à ces travaux.
Le nouveau revêtement s’applique sur la face extérieure des vitres
Présenté dans le journal Advanced Materials le 7 juillet 2025, ce nouveau revêtement s’applique sur la face extérieure des fenêtres grâce à sa durabilité. Selon le Professeur Yi Long, de l’Université de Hong Kong, la grande résistance du nitrure de bore aux intempéries « en fait le premier revêtement de fenêtre à faible émissivité orienté vers l’extérieur, avec une capacité d’économie d’énergie nettement supérieure à celle de son homologue orienté vers l’intérieur ». L’ingénieur en électronique précise que cette résistance provient de l’ajout d’une petite quantité de carbone, ce qui permet de changer complètement sa structure.
Les vitres se composent de nitrure de bore et de carbone
En effet, pour mettre au point leur nouveau revêtement chimiquement inerte, les chercheurs américains et chinois ont dopé le nitrure de bore en carbone afin d’obtenir une couche de matériau fine et solide. Concrètement, ils ont inséré du carbone au sein du treillis atomique du nitrure de bore, en utilisant la technique du dépôt laser pulsé.
Ce procédé consiste à projeter de courts jets laser à haute énergie sur une cible solide de nitrure de bore, créant des panaches de plasma qui se dispersent en vapeur puis se déposent sur un substrat (le verre dans ce cas). Réalisée à température ambiante, l’opération permet d’éviter la chaleur élevée, généralement nécessaire à la fabrication de revêtements adhésifs.
Le revêtement résiste à presque tout
D’après ses concepteurs, ce nouveau revêtement est hydrophile et présente une excellente stabilité environnementale. Ainsi, il résisterait à la dégradation par forte humidité ou température, à la lumière ultraviolette, au cycle thermique, au gel et à l’eau salée. De plus, le film transparent aurait la capacité d’adhérer facilement aux vitres et de les protéger contre les égratignures.
Les chercheurs américains et chinois pensent que le revêtement pourrait constituer une excellente solution dans les environnements à forte densité de construction. De fait, le matériau promet une réduction des factures d’énergie, particulièrement en saison froide, en empêchant la perte de chaleur par les fenêtres.
Le film transparent améliore les économies d’énergie de 2,9 % par rapport aux solutions existantes
Les scientifiques de l’Université de Rice et leurs collègues ont simulé le comportement du revêtement dans des bâtiments de villes aux hivers rigoureux, comme New York, Pékin et Calgary (Canada). Ils ont démontré que ce film pouvait améliorer les économies d’énergie de 2,9 % par rapport aux solutions existantes.
Avec plus de 360 millions de mètres carrés de nouvelles fenêtres posés chaque année aux États-Unis, les économies promises pourraient impacter durablement le domaine de l’énergie au pays de l’Oncle Sam. Abhijit Biswas, auteur principal de l’étude et expert en synthèse de couches minces, a souligné que cette technique de dépôt de nitrure de bore à basse température est adaptable à d’autres matériaux que le verre. Notamment les polymères, les textiles et peut-être même les surfaces biologiques.
