Une humidité élevée provoque une gêne et rend les journées chaudes plus insupportables. Une équipe de chercheurs de l'Université nationale de Singapour (NUS) a inventé un nouveau matériau de type gel qui non seulement déshumidifie efficacement l'air ambiant pour améliorer le confort thermique, mais il exploite également l'humidité de l'air pour un large éventail d'applications pratiques, comme fonctionner comme un écran solaire ou d'intimité, encre conductrice et même une batterie. Et toutes ces propriétés intéressantes sont inhérentes au matériau après absorption d'eau, sans besoin d'alimentation externe.

L'hydrogel unique est une forme d'oxyde de zinc, un composé présent dans les écrans solaires, à l'état de gel. Il peut absorber plus de 2,5 fois son poids en eau de l'environnement environnant et fonctionne au moins huit fois mieux que les agents de séchage commerciaux. Il convient aux applications intérieures et extérieures, et est également bon marché et facile à produire.

"Singapour, comme beaucoup de pays tropicaux, connaissent des niveaux élevés d'humidité relative entre 70 et 80 pour cent. Dans un environnement humide, l'air est saturé d'eau et par conséquent, la sueur sur notre corps s'évapore plus lentement. Cela nous fait sentir plus chaud que la température ambiante réelle, entraînant un grand inconfort. Notre nouvel hydrogel vise à obtenir un effet rafraîchissant en éliminant très efficacement l'humidité de l'air ambiant, " a déclaré le professeur adjoint Swee Ching TAN du département de science et génie des matériaux de la faculté de génie NUS, qui a dirigé la recherche.

"Ce nouvel hydrogel fonctionne au moins huit fois mieux que les agents de séchage existants, tels que le gel de silice et le chlorure de calcium, en éliminant l'humidité de l'air - il peut absorber plus d'eau, fonctionne plus rapidement et utilise moins de matériel. Contrairement aux systèmes de déshumidification et de climatisation énergivores, cet hydrogel ne nécessite pas d'électricité pour fonctionner. Il peut être facilement enduit sur les murs, des fenêtres et même des objets de décoration (comme une sculpture) pour assurer la fonction de déshumidification, " a ajouté le professeur adjoint Tan.

Améliorer le confort thermique

Les hydrogels sont des matériaux qui contiennent de grandes quantités d'eau et sont couramment utilisés dans les lentilles de contact, pansements et produits de soins personnels. Récemment, les hydrogels ont été utilisés pour des applications biomédicales, tels que l'ingénierie tissulaire et l'administration de médicaments. Cependant, la capacité des hydrogels à absorber l'eau de l'air ambiant n'a pas été bien explorée.

Le nouvel hydrogel développé par l'équipe d'ingénierie NUS extrait directement les molécules d'eau de l'air environnant, et réduit l'humidité relative dans un espace confiné de 80 % à 60 %, dans la zone de confort thermique, en moins de sept minutes.

Ce matériau est adapté pour réduire l'humidité relative dans les environnements intérieurs et extérieurs, comme dans les services hospitaliers et les salles de classe sans climatisation, ainsi que dans les parcs et les arrêts de bus.

Exploiter l'humidité pour de nombreuses applications

Le professeur adjoint Tan a dit :"L'humidité de l'air est une ressource abondante, mais il y a peu de tentatives pour récolter et en faire bon usage. Lorsque notre nouvel hydrogel absorbe de l'eau, nous avons observé qu'il affiche des optiques intéressantes, propriétés électriques et électrochimiques. Cela ouvre un large éventail d'applications utiles."

Après avoir prélevé de l'eau de l'environnement, le nouvel hydrogel devient opaque et réduit la transmission infrarouge d'environ 50 pour cent. Cela se traduit par une réduction de la température ambiante de plus de sept degrés Celsius. D'où, l'hydrogel peut être utilisé comme matériau de fenêtre intelligent pour bloquer la chaleur de la lumière naturelle du soleil tout en faisant office d'écran de confidentialité. Lorsqu'il est utilisé avec des climatiseurs, Les propriétaires d'immeubles ou de maisons pourraient réaliser des économies d'énergie, car l'air ambiant plus frais nécessitera moins d'électricité pour le refroidir à la température souhaitée.

Une autre application intéressante de l'hydrogel est de fonctionner comme une encre conductrice sur les cartes de circuits imprimés que l'on trouve couramment dans les appareils électroniques. La nature gélatineuse du matériau le rend très attrayant pour l'électronique flexible. L'hydrogel s'efface facilement avec des solvants courants tels que le vinaigre, afin que les circuits imprimés puissent être réutilisés. Cela contribuerait à réduire les déchets électroniques.

L'équipe de recherche a également découvert que l'hydrogel peut générer environ 1,8 volts d'électricité, similaire à la pile AA, ce qui est suffisant pour alimenter des appareils tels qu'une petite horloge numérique. En tant que tel, le matériau peut également être utilisé comme source d'alimentation de secours dans des situations où il n'y a pas de lumière solaire ou d'alimentation électrique.

Ces résultats de recherche ont été publiés en ligne dans la revue scientifique Sciences de l'énergie et de l'environnement le 24 mai 2018.

Le développement du nouvel hydrogel est soutenu par NUS et le ministère de l'Éducation de Singapour. Suite aux résultats prometteurs de l'utilisation de l'hydrogel pour réduire considérablement l'humidité relative, l'équipe de recherche, avec le soutien du bureau de liaison avec l'industrie NUS, a reçu un financement substantiel de la Temasek Foundation Ecosperity pour tester cette nouvelle application à plus grande échelle dans les espaces intérieurs et extérieurs.

L'équipe de recherche NUS a déposé un brevet pour leur invention, et les chercheurs mèneront d'autres études pour faire avancer l'application des différentes propriétés du nouvel hydrogel.