Des chercheurs de KAUST développent un nouveau nanoplastique pour un éclairage public durable
Une nouvelle étude réalisée en collaboration entre KAUST et King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST) montre comment les nanomatériaux peuvent réduire considérablement les émissions de carbone des lampadaires à LED (diodes électroluminescentes). L'équipe de chercheurs estime qu'en adoptant cette technologie, les États-Unis peuvent à eux seuls réduire les émissions de dioxyde de carbone de plus d'un million de tonnes.
Le nanomatériau, appelé nanoPE, améliore l'émission de rayonnement thermique depuis la surface de la LED pour réduire la température de la LED. Les LED génèrent de la chaleur, ce qui augmente leur température et risque d'endommager l'électronique des LED et de raccourcir leur durée de vie. En fait, environ 75 % de l'énergie d'entrée des LED est finalement perdue sous forme de chaleur.
Responsable d'étude, Professeur KAUST Qiaoqiang Gan, a déclaré : « Les LED sont des sources lumineuses préférées en raison de leur efficacité et de leur durée de vie supérieures. Mais de petites améliorations peuvent les améliorer encore plus, et cela peut faire une grande différence en termes de durabilité, car même de petites améliorations ont un effet important lorsqu'elles sont utilisées partout », a déclaré Gan. Il a ajouté que l'éclairage représente environ 20 % de la consommation annuelle mondiale d'électricité et contribue à près de 6 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre.
Le Dr Hussam Qasem, directeur général du Future Energy Technologies Institute du KACST et contributeur à l'étude, a déclaré : « Notre conception améliore considérablement le refroidissement des LED tout en maintenant une efficacité d'éclairage élevée, ce qui en fait une solution prometteuse pour l'éclairage durable en Arabie Saoudite. »
Les lampadaires LED typiques dirigent leur lumière vers l'objet à éclairer, c'est pourquoi ils pointent vers le sol. Ils sont également conçus de telle sorte que le rayonnement thermique reste emprisonné à l'intérieur de la LED. En revanche, les lampadaires recouverts de nanoPE sont littéralement retournés pour être dirigés vers le ciel et éloignés de l'objet à éclairer.
La raison de cette inversion est que le NanoPE est conçu de telle sorte que la lumière infrarouge, la lumière la plus responsable du rayonnement thermique, le traverse tandis que la lumière visible est réfléchie. L'étude a montré que plus de 80 % de la lumière infrarouge émise par les lampadaires LED recouverts de nanoPE traverse le nanoPE et continue vers le ciel. En revanche, plus de 95 % de la lumière visible émise se reflète sur le nanoPE et retourne vers le sol, illuminant la zone située en dessous.
NanoPE est basé sur le polyéthylène, le plastique le plus produit au monde. Pour créer un nanoplastique qui reflète la lumière de faible longueur d’onde (lumière visible) mais laisse passer la lumière de grande longueur d’onde (infrarouge), les scientifiques ont soigneusement créé des pores aussi petits que 30 nm – environ 1 000 fois plus petits que l’épaisseur d’un cheveu humain – dans le plastique, puis l’ont étiré et transformé en une feuille plus fine.