Un nouveau revêtement pour des fenêtres économes en énergie

Pour réduire la consommation énergétique des bâtiments, les scientifiques lorgnent du côté des fenêtres vitrées à faible émissivité. Cette caractéristique décrit la capacité d’un matériau à rayonner de la chaleur en énergie thermique. Plus la valeur d’émissivité d’une fenêtre est basse, et moins la chaleur a tendance à s’échapper par la vitre. Malheureusement, les matériaux de revêtement permettant de telles valeurs sont coûteux. De plus, ils sont souvent sujets à l’abrasion, et les fenêtres sont donc recouvertes uniquement sur leur face intérieure – limitant du même coup leur efficacité énergétique. Dans le but de limiter la facture, des chercheurs de l’université Rice à Houston (Texas, États-Unis) aidés de collaborateurs extérieurs ont travaillé sur un nouveau film transparent fabriqué à partir de nitrure de bore (BN). Ce composé chimique a l’avantage principal d’être beaucoup moins cher que l’argent ou l’oxyde d’indium-étain, qui sont majoritairement utilisés dans les revêtements à faible émissivité du commerce. La conception du film est présentée dans le journal Advanced Materials en date du 7 juillet 2025.

Un revêtement en nitrure de bore dopé en carbone

Pour mettre au point leur nouveau revêtement chimiquement inerte, les chercheurs ont dopé leur nitrure de bore en carbone (C) afin d’obtenir une couche de matériau fine et solide. Autrement dit, ils ont fait en sorte d’insérer du carbone au sein du treillis atomique du nitrure de bore. Pour cela, ils ont usé de l’ablation laser pulsé à température ambiante. Il s’agit d’une méthode de dépôt en couches minces passant par l’utilisation de laser à très haute puissance. Plus précisément, elle consiste à envoyer des éclats laser à haute énergie sur une cible solide de nitrure de bore. Des panaches de plasma sont ainsi créés, qui se dispersent en vapeur. Cette dernière vient alors se déposer sur le substrat, c’est-à-dire la vitre. Le résultat montre une émissivité dans les infrarouges lointains prometteuse, avec une valeur avoisinant 0,42.

Le revêtement C-BN est hydrophile, et il présente une excellente stabilité environnementale. Ainsi, il résiste à la dégradation par forte humidité ou température, à la lumière ultraviolette, au cycle thermique, au gel et à l’eau salée. Comme si cela ne suffisait pas, le film transparent semble bien adhérer aux vitres, en plus d’être protégé contre les égratignures. Dans une simulation de bâtiment situé dans un climat aux hivers froids (comme à New York, Pékin ou Calgary), l’équipe de recherche a trouvé une économie d’énergie de 2,9 % de son système à couverture intérieure et extérieure comparé à une vitre à faible émissivité du commerce. Sachant que rien que pour les États-Unis, plus de 360 millions de mètres carrés de nouvelles fenêtres sont posés chaque année, les économies promises par le nouveau revêtement pourraient impacter durablement le domaine de l’énergie.