Des scientifiques de l'INRS du Québec ont mis au point un nouveau matériau capable de convertir directement la lumière du soleil en chaleur avec une efficacité inégalée. Cette découverte pourrait transformer notre manière de consommer l’énergie, avec des implications importantes pour l’environnement et l’économie.
Au cœur de cette avancée se trouve une phase spécifique d’oxyde de titane, le Ti₄O₇, utilisé sous forme de fines couches. Ce matériau, appartenant au groupe des "phases Magnéli", possède des propriétés électriques et chimiques uniques. La recherche, menée par des chercheurs de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), s’est concentrée sur l’amélioration des méthodes de production du Ti₄O₇, afin de surmonter les limitations des techniques existantes. L’objectif était de rendre ce matériau plus performant et adaptable à diverses applications.
Les méthodes traditionnelles de synthèse du Ti₄O₇, comme la réduction thermique, présentaient plusieurs inconvénients. Elles ne permettaient pas d’obtenir une phase pure du matériau, ni de contrôler finement sa composition, sa morphologie et sa nanostructure. Ces limitations affectaient sa conductivité électrique et sa forme, limitant son potentiel à des applications spécifiques. Les chercheurs ont donc cherché une approche différente pour exploiter pleinement les capacités du Ti₄O₇.
Pour surmonter ces difficultés, l’équipe a utilisé la technique de pulvérisation cathodique magnétron, couramment employée dans l’industrie des semi-conducteurs. Cette méthode de dépôt de films minces a permis de créer des revêtements de Ti₄O₇, d’une épaisseur de quelques centaines de nanomètres, sur différents supports tels que le métal, le silicium et le verre. Cette technique innovante a ouvert de nouvelles perspectives pour l’utilisation du Ti₄O₇, en modifiant les propriétés de surface des substrats et en permettant une intégration dans des systèmes plus complexes.
Le développement de ces revêtements photothermiques minces en Ti₄O₇ offre des applications variées et prometteuses. Les chercheurs envisagent notamment leur utilisation dans la fabrication d’anodes haute performance pour la décontamination de l’eau, grâce à la résistance à la corrosion et à la conductivité électrique du matériau. Ces anodes pourraient éliminer efficacement les polluants persistants de l’eau. De plus, le Ti₄O₇ pourrait également jouer un rôle important dans la production d’hydrogène et d’ammoniac, des sources d’énergie durables. L’efficacité de conversion photothermique exceptionnelle du Ti₄O₇ ouvre également la voie à la fabrication de fenêtres chauffantes intelligentes. Ces fenêtres pourraient améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments en réduisant la consommation d’énergie pour le chauffage et en optimisant l’isolation thermique. Cette application représente un atout significatif en termes d’économie et de respect de l’environnement.
L’étude a établi pour la première fois la relation fondamentale entre la capacité d’absorption optique des films de Ti₄O₇ et leur efficacité de photoconversion. Cette découverte constitue une avancée scientifique majeure dans le domaine de l’énergie solaire. En exploitant pleinement les capacités du Ti₄O₇, cette technologie promet des solutions innovantes pour l’efficacité énergétique, ouvrant la voie à un avenir plus durable et respectueux de l’environnement.
INRS : https://inrs.ca/actualites/des-materiaux-photothermiques-super-efficaces/
