Et si le bois de votre maison pouvait vous faire économiser sur votre facture d'électricité ? Dans la course aux économies d'énergie, L'utilisation d'une méthode de refroidissement passive qui ne nécessite pas d'électricité et qui est intégrée directement dans votre maison pourrait économiser de l'argent, même dans les régions les plus froides des États-Unis. Maintenant, Des chercheurs de l'Université du Maryland et de l'Université du Colorado ont exploité la nanotechnologie de la nature pour aider à résoudre le problème consistant à trouver un moyen passif pour les bâtiments de déverser une chaleur durable et forte.

Le bois résout le problème :il est déjà utilisé comme matériau de construction, et est renouvelable et durable. En utilisant de minuscules structures trouvées dans le bois - des nanofibres de cellulose et les chambres naturelles qui se développent pour faire passer l'eau et les nutriments de haut en bas à l'intérieur d'un arbre vivant - ce bois spécialement traité a des propriétés optiques qui évacuent la chaleur. Les résultats de cette étude ont été publiés le 9 mai dans la revue Science .

« Ce travail a largement étendu l'utilisation du bois vers des applications à haute performance énergétique et a fourni une voie durable pour lutter contre la crise énergétique, " a déclaré Jian Li, professeur à l'Université forestière du Nord-Est, membre de l'Académie chinoise d'ingénierie, qui n'est pas associé à la recherche.

A l'Université du Maryland, Liangbing Hu, les co-premiers auteurs Tian Li et Shuaiming He et d'autres du département de science des matériaux travaillent le bois depuis de nombreuses années. L'équipe de Hu a inventé une gamme de nanotechnologies émergentes du bois, comprenant un bois transparent, batteries au bois à faible coût, bois super résistant, bois super isolant thermique, et un purificateur d'eau à base de bois.

« Il s'agit d'une autre avancée majeure dans les nanotechnologies du bois que le groupe Hu de l'Université du Maryland a réalisé :le refroidissement du bois composé uniquement de bois, c'est-à-dire aucun autre composant tel que les polymères ne peut refroidir votre maison en tant que matériau de construction écologique, " a déclaré le Dr Hu.

L'équipe de Boulder, dirigé par le professeur Xiaobo Yin et comprenant le co-premier auteur Yao Zhai, à la fois du département de génie mécanique et du programme de science des matériaux de l'Université du Colorado à Boulder, ont travaillé sur des matériaux pour le refroidissement radiatif, y compris les films minces et les peintures.

« Lorsqu'il est appliqué à la construction, ce matériau structurel révolutionnaire se refroidit sans apport d'électricité ou d'eau, " a déclaré le Dr Zhai.

En éliminant la lignine, la partie du bois qui le rend brun et fort, les chercheurs de l'UMD ont créé un bois très pâle composé de nanofibres de cellulose. Ils ont ensuite compressé le bois pour lui redonner sa résistance. Pour le rendre hydrofuge, ils ont ajouté un composé super hydrophobe qui aide à protéger le bois. Le résultat :un matériau de construction blanc brillant qui pourrait être utilisé pour les toits pour évacuer la chaleur de l'intérieur du bâtiment.

Ils ont amené le bois de refroidissement dans les conditions d'essai idéales d'une ferme en Arizona où le temps est toujours chaud et ensoleillé, avec des vents faibles. Là, ils ont testé le bois de refroidissement et ont constaté qu'il restait, en moyenne, cinq ou six degrés F plus froid que la température de l'air ambiant, même aux heures les plus chaudes de la journée, le bois de refroidissement était plus frais que l'air. Il est resté en moyenne 12 degrés plus frais que le bois naturel, qui se réchauffe davantage en présence du soleil.

« Le bois transformé utilise l'univers froid comme dissipateur de chaleur et libère de l'énergie thermique dans celui-ci via une fenêtre de transparence atmosphérique. C'est un matériau durable pour une énergie durable pour lutter contre le réchauffement climatique », a déclaré le Dr Li.

La résistance mécanique au poids de ce bois est également plus solide que l'acier, ce qui en fait un excellent choix pour les matériaux de construction. Il est dix fois plus résistant que le bois naturel et bat la résistance de l'acier, atteignant 334 MPa·cm3/g (contre 110 MPa·cm3/g pour l'acier). Il s'abîme également moins facilement (test de rayure) et peut supporter plus de poids (test de compression) que le bois naturel.

D'autres collaborateurs incluent l'équipe de Jelena Srebric à l'Université du Maryland, Parc du Collège ; L'équipe de Ronggui Yang à l'Université du Colorado, Rocher; et l'équipe d'Ashlie Martini à l'Université de Californie Merced.

Pour voir combien d'énergie le bois économise, ils ont calculé la quantité de chaleur utilisée par les immeubles d'appartements typiques des villes des États-Unis dans toutes les zones climatiques. Les villes chaudes comme Phoenix et Honolulu économiseraient le plus d'énergie, surtout si les bâtiments plus anciens avaient leur revêtement extérieur et leurs toits remplacés par du bois de refroidissement. Bâtiments à travers les États-Unis qui ont été construits après 2004, ou maintenant, permettrait d'économiser en moyenne 20 % des coûts de refroidissement.

"Le professeur Hu et ses collaborateurs montrent encore une autre utilisation du bois qui est non seulement structurellement solide, mais aussi utile en tant que composant actif pour la gestion de l'énergie. Il est intéressant de noter que le même matériau qui libère de la chaleur lors de la combustion peut être utilisé pour le refroidissement, offrant de nouvelles opportunités dans les bâtiments verts, " a déclaré Orlando Rojas, professeur au département de bioproduits et biosystèmes de l'université d'Aalto, Finlande.