(Phys.org)—En portant des vêtements qui ont été trempés dans une solution de nanofil d'argent (AgNW) hautement isolante contre les radiations, une personne peut rester si chaude en hiver qu'elle peut réduire considérablement, voire éliminer, son besoin de chauffer sa maison. Considérant que 47% de l'énergie mondiale est dépensée pour le chauffage intérieur, et 42 % de celui spécifiquement pour le chauffage résidentiel, des vêtements aussi hautement isolants pourraient potentiellement permettre de réaliser d'énormes économies.

Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Yi Cui, avec le doctorant Po-Chun Hsu et d'autres à l'Université de Stanford, ont publié un article sur les textiles enduits d'AgNW dans un récent numéro de Lettres nano .

Comme l'expliquent les chercheurs, la plupart des stratégies de réduction du chauffage intérieur se concentrent sur l'amélioration de l'isolation des bâtiments, comme en utilisant une isolation à haute valeur R et des fenêtres à faible émissivité. Cependant, une grande partie de l'énergie est encore gaspillée pour chauffer l'espace vide et les objets inanimés.

Pour éviter ce gaspillage, les chercheurs ont utilisé une nouvelle stratégie appelée "gestion thermique personnelle, " qui se concentre sur le chauffage des personnes. Ils ont démontré que des vêtements trempés dans une solution de nanofils métalliques, comme AgNWs, atteint cet objectif en fournissant à la fois une isolation passive et un chauffage actif lorsqu'il est connecté à une source d'alimentation externe.

Le principal avantage des vêtements enduits d'AgNW est qu'ils reflètent plus de 90 % de la chaleur corporelle d'un individu (c. rayonnement infrarouge) vers l'individu. Cette réflectance est beaucoup plus élevée que même le pull en laine le plus chaud, car la matière moyenne des vêtements ne réfléchit qu'environ 20 % de la chaleur corporelle.

Cette augmentation de la réflectance est due aux différences d'émissivité des matériaux, qui est une mesure du rayonnement thermique. Matériaux à faible émissivité comme l'argent, qui a une émissivité de 0,02, émettent moins de rayonnement et offrent ainsi une bien meilleure isolation que les matériaux à haute émissivité comme les textiles courants, qui ont une émissivité d'environ 0,8.

Bien sûr, porter des vêtements entièrement en argent serait peu pratique et inconfortable, sans parler de cher. Une des principales raisons de cet inconfort est que l'argent, comme tous les métaux, n'est pas respirant. Par exemple, couvertures en mylar, qui sont faits d'aluminium et de plastique, sont extrêmement chauds mais ne sont pas perméables à la vapeur, provoquant l'accumulation d'humidité sur la peau d'une personne.

Les nouveaux vêtements enduits AgNW, d'autre part, est respirant grâce à la structure poreuse des nanofils. Le grand espacement entre les nanofils d'environ 300 nm offre beaucoup de place pour les molécules de vapeur d'eau, qui sont d'environ 0,2 nm, Pour passer à travers. L'espacement de 300 nm est encore beaucoup trop petit pour laisser passer la chaleur corporelle, étant donné que le rayonnement du corps humain a une longueur d'onde d'environ 9 µm et interagit donc avec le tissu de nanofils comme s'il s'agissait d'un film métallique continu, et se reflète.

Les vêtements enduits d'AgNW seraient pratiquement identiques aux vêtements normaux, car une si petite quantité de solution d'AgNW est nécessaire pour obtenir une réflectivité élevée. Le tissu de coton enduit par immersion dans la solution AgNW ajoute une masse de seulement 0,1 g/m ² , ce qui serait inférieur à 1 gramme pour une tenue entière. Seule une petite fraction de cette masse est de l'argent, le coût serait donc relativement bon marché. L'utilisation d'autres métaux tels que le cuivre, nickel, ou aluminium, qui ont des propriétés similaires à l'argent, pourrait encore réduire les coûts.

En plus de fournir des niveaux élevés d'isolation passive, Les vêtements enduits d'AgNW peuvent également fournir un chauffage Joule s'ils sont connectés à une source d'électricité, comme une batterie. Les chercheurs ont démontré qu'un minimum de 0,9 V peut élever en toute sécurité la température des vêtements à 38 °C, qui est de 1 °C plus élevée que la température du corps humain de 37 °C.

Des variables telles que la température extérieure, durée de la saison d'hiver, et la taille de la maison rendent difficile le calcul exact de la quantité d'énergie qu'une personne économiserait en portant des vêtements enduits d'AgNW. Cependant, les chercheurs ont calculé une estimation approximative des économies de 8,5 kWh d'énergie de chauffage par personne et par jour, ou 1, 000 kWh par an en supposant que le système de chauffage fonctionne pendant quatre mois par an. Cette estimation est basée sur la personne moyenne nécessitant 367 W de puissance de chauffage, par rapport aux 12 W requis par les vêtements à revêtement AgNW en fonctionnement actif.

Les chercheurs notent qu'un 1, 000 kWh d'économies de consommation électrique équivalent à la puissance générée par un panneau solaire de 2 mètres carrés. Plus, fabrication, installation, et l'entretien du panneau solaire coûterait probablement beaucoup plus cher que les vêtements enduits d'AgNW.

Lors du test de la durabilité des vêtements enduits d'AgNW, les chercheurs ont découvert que les vêtements pouvaient résister à plusieurs cycles de lavage tout en conservant leurs propriétés électriques. Étonnamment, la résistance électrique a diminué après les deux premiers cycles de lavage, peut-être en raison de l'élimination du revêtement supplémentaire sur les AgNW et d'une augmentation de la densité de tassement du maillage de nanofils, et la résistance s'est stabilisée après le troisième cycle de lavage.

Les chercheurs ont également fabriqué et testé des vêtements enduits d'une solution de nanotubes de carbone. Cependant, bien que les nanotubes de carbone soient conducteurs et donc adaptés au chauffage Joule, leur émissivité élevée de 0,98 ne leur permet pas de refléter la chaleur corporelle aussi bien que le revêtement AgNW.

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