PhD 11 - Développement de revêtements acryliques aqueux thermochromes dans une approche de haute efficacité énergétique

Problématique

Dans le secteur du bâtiment au Canada, un gain en énergie important peut être obtenu avec l’optimisation des processus de régulation thermique. En effet, cette dépense est double : en hiver, les faibles températures (-20°C / -30°C) sont régulées par chauffage, alors que l’été les températures élevées (30- 35°C) sont contrôlées par climatisation. L’idéal serait alors de développer un revêtement intelligent qui permettrait d’influer dans les deux cas, c’est-à-dire qui pourrait emmagasiner la chaleur en périodes froides et la repousser en périodes chaudes. L’autre avantage de ce revêtement serait de limiter les défauts du bois pouvant être engendrés par la chaleur.

L’objectif de la recherche

Les infrarouges (IR) présentent la particularité d’être les principaux rayons responsables des transferts de chaleur. En ce sens, le matériau développé permettrait à un édifice en bois d’absorber les IR en-deçà d’une température limite choisie (Tlim) pour ensuite les réfléchir au-delà de cette température. Ce comportement peut être ajouté à une finition à l’aide de nanoparticules de dioxyde de vanadium (VO2). Cet oxyde présente une transition de phase cristallographique à une température Tt = 68°C qui peut être modifiée par dopage avec les bons éléments (W, Mo, etc.) pour atteindre Tlim. Durant cette transition, nommée MIT (Metal to Insulator Transition), le VO2 alterne entre une structure rutile et monoclinique avec pour conséquence une modification des bandes énergétiques et donc du comportement électromagnétique (absorption ou réflexion des rayons électromagnétiques).

Méthodologie

• Synthèse et dopage des nanoparticules de VO2 (NPs) et caractérisation (tailles et Tt)

• Incorporation efficace des NPs dans la matrice polymère acrylique

• Préparation de formulations acryliques extérieures pour le bois

• Évaluation du comportement durant l’utilisation (efficacité énergétique et test de vieillissement)

Applications potentielles et retombées industrielles

Les applications potentielles sont la finition pour le bois à haute efficacité énergétique, par exemple pour le lambris ou le bardeau, permettant de limiter les coûts énergétiques en diminuant à la fois les besoins en chauffage et en climatisation. Cela permettrait aussi de développer une finition innovatrice pour les manufacturiers de produits du bois afin d’offrir des produits sur le marché avec un nouvel attribut. Le développement de cette finition intelligente permettrait aux matériaux du bois d’être bien adaptés au climat dans lequel il serait utilisé et en particulier le climat canadien.

circerb@sbf.ulaval.ca