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Les chercheurs de l’Université du Sud-Est en Chine ont récemment mis au point un nouveau type de ciment qui présente une capacité unique à ne pas absorber la lumière du soleil. En dispersant plutôt que d’absorber la lumière, ce ciment révolutionnaire offre une solution innovante pour les constructions durables. Ce matériau, appelé ciment supercool, a été conçu pour être un refroidisseur radiatif dirigé par une matrice. Il conserve une stabilité optique même dans des conditions difficiles, telles que l’exposition aux liquides corrosifs, aux rayons ultraviolets, et aux cycles de gel et dégel.
Capacité de refroidissement démontrée
Lors de tests de performance, le ciment supercool a démontré sa capacité à réduire la température de manière significative. Une évaluation du cycle de vie guidée par l’apprentissage automatique a révélé son potentiel à atteindre un profil d’émission de carbone net négatif. Le ciment photonic-architecture a réussi à diminuer la température de 5,4 °C en plein jour, avec une intensité solaire de 850 watts par mètre carré. Cette capacité est rendue possible grâce à l’ingénierie des métasurfaces, permettant au ciment de fonctionner à la fois comme refroidisseur radiatif et comme matériau de construction pour les toits et les murs.
Cette stratégie d’ingénierie offre une solution universelle applicable même au ciment Portland commercial conventionnel, enrichissant sa surface en ettringite pour une meilleure performance thermique.
Composition chimique innovante
La composition chimique du ciment a été soigneusement ajustée pour créer une structure capable de disperser efficacement la lumière solaire. Les chercheurs ont modifié les petites particules de clinker, constituant de base du ciment, pour obtenir cette fonctionnalité de refroidissement. Publiée dans la revue Science Advances, l’étude explique que l’auto-assemblage de cristaux réfléchissants de tailles multiples, associé à des pores hiérarchiques, garantit une haute réflectance solaire de 96,2 %. Les matières premières contenant des groupes fonctionnels riches en alumine et soufre ont permis une émissivité intrinsèque dans le moyen infrarouge de 96 %.
Des performances robustes confirmées
Les tests de performance ont confirmé la robustesse mécanique élevée du ciment sous diverses forces compressives, flexurales, abrasives et adhésives. De plus, le matériau présente une amphiphobie, une plasticité pour des formes complexes, et une grande polyvalence de conception. Ces caractéristiques, combinées à son efficacité économique et à ses processus de fabrication évolutifs, confèrent au ciment des avantages inégalés pour les revêtements et les structures, même dans des environnements sévères. Les chercheurs ont conçu un ciment aux particules brutes novatrices, amélioré par une métasurface, avec des cristaux réfléchissants auto-assemblés sur des surfaces interactives avec la lumière.
Impact potentiel sur l’urbanisme
Guo Lu, chercheur principal de l’étude, a souligné que l’application de ce ciment de refroidissement dans les bâtiments urbains pourrait engendrer des économies d’énergie significatives. Ce développement pourrait constituer un tournant important dans la réponse aux défis climatiques. Le ciment transforme le ciment conventionnel, lourd et absorbant la chaleur, en un matériau écologique capable de réfléchir et d’émettre la chaleur solaire. Les performances en temps réel du ciment supercool ont été mesurées sur les toits de bâtiments réels. À des températures avoisinant 38,4 °C, le ciment supercool était de 5,4 °C plus frais que son environnement, tandis que le ciment conventionnel atteignait 59 degrés, illustrant un contraste frappant.
Le ciment supercool développé en Chine représente une avancée majeure dans le domaine de la construction durable. Sa capacité à refroidir passivement les bâtiments et à réduire les émissions de carbone ouvre de nouvelles perspectives pour l’urbanisme et l’efficacité énergétique. Comment cette innovation pourrait-elle transformer l’industrie de la construction à l’échelle mondiale dans les années à venir ?
