Un nouveau textile à double gradient refroidissant

Avec le changement climatique et le réchauffement global de la planète, l’intensité des vagues de chaleur ne cesse d’augmenter. Il est donc nécessaire de pourvoir au bien-être et au confort des individus et des appareils exposés à la lumière solaire et aux températures élevées. Malheureusement, les méthodes de refroidissement traditionnelles comme les arroseurs et les climatiseurs sont souvent chères et peu pratiques pour un usage en extérieur. Une solution prometteuse serait le refroidissement radiatif diurne passif, qui consiste à manipuler la réflectivité du rayonnement solaire et l’émissivité dans l’atmosphère. Et ce, sans avoir besoin de source d’énergie externe. Les textiles sont donc d’intérêt, car avec les bonnes composition chimique et structure poreuse, ils peuvent améliorer grandement leur émissivité. Soit un critère essentiel pour le refroidissement radiatif ! Une équipe de la Donghua-Jiangnan University (Chine), menée par les professeurs Chao Zhang et Tianxi Liu, a poursuivi dans cette voie en cherchant à développer des structures de Janus. Celles-ci absorbent efficacement le rayonnement thermique interne et rayonnent l’excès de chaleur dans l’espace externe froid. L’expérience des scientifiques est décrite en détail dans le journal Nano-Micro Letters du 5 décembre 2025.

Deux encres pour un double gradient

L’équipe de recherche de Chao Zhang et Tianxi Liu s’est mis en tête de confectionner un textile à double gradient. Autrement dit, avec une gradation physique (le diamètre des fibres) et chimique (l’encre employée). Pour ce faire, ils ont usé de la technique du filage soufflé à bicomposante consistant à mélanger deux encres en temps réel. La première encre se composait de PVDF (polyfluorure de vinylidène) dissous dans un solvant selon un ratio volumique 2:3. La seconde partait de PMMA (polyméthacrylate de méthyle) dissous cette fois avec un ratio 3:2. Chaque encre était ensuite chargée individuellement dans une seringue de 20 mL avant d’être aspergée sur une chambre tournante. Cette dernière était maintenue à une humidité de 40 %, une température de 30°C, et une pression de gaz entre 0,1 et 0,2 MPa. La pompe à injection de l’encre PVDF était calibrée sur 30 mL/h durant les dix premières minutes, avant de décroître de 0,5 mL/min jusqu’à l’arrêt. En simultané, la pompe à injection de l’encre PMMA envoyait de plus en plus de matière, à raison de 0,5 mL/min, jusqu’à atteindre 30 mL/min et rester dix minutes à ce rendement.

Résultat : un textile à double gradient ultra-flexible à la production adaptable et réparable in situ. Le gradient dans le diamètre des fibres, allant de 0,3 à 2 micromètres, a créé une structure poreuse hiérarchisée dans la zone du textile exposée à la lumière solaire. Ce qui a permis d’atteindre une réflectivité solaire de 98,7 % sur la surface extérieure. Le gradient dans la composition chimique, passant du PVDF au PMMA, a quant à lui montré une sélectivité spectrale asymétrique. Alors que la surface extérieure offrait une émissivité élevée dans l’infrarouge moyen (95,3 %), la surface intérieure présentait une belle absorptivité dans l’infrarouge (90,9 %) permettant un échange de chaleur radiative efficace pour un objet autochauffant. En plus d’une résistance à la tension de 4 MPa et à une charge de 5 kg, le textile a démontré une capacité de refroidissement de 7,8°C pour des objets non chauffés et de 13,6°C pour des objets autochauffants. Soit des valeurs améliorant celles des toiles d’ombrage du commerce de plus de 5°C ! Dans le futur, le textile à double gradient pourrait être utilisé pour des tentes ou sur les toits. Mais sa légèreté (densité inférieure à 40 g/m²) et sa perméabilité à l’air en feraient également un bon vêtement de sport.