Un revêtement antibuée transparent pour lunettes et autres lentilles qui agit en absorbant sélectivement les longueurs d’onde infrarouges de la lumière solaire a été développé par des chercheurs en Suisse. Le matériau, qui chauffe la surface pour empêcher la condensation, est facilement évolutif et durable et pourrait résoudre de nombreux problèmes qui affligent les technologies antibuée actuelles.

La buée se produit lorsque de l’air chaud et humide rencontre une surface relativement froide, provoquant la condensation de la vapeur d’eau. La plupart des revêtements antibuée commerciaux fonctionnent en rendant la surface superhydrophile, provoquant l’étalement des gouttelettes en un film mince. Malheureusement, ces revêtements attirent également les contaminants. Une alternative consiste à rendre la surface superhydrophobe pour empêcher les gouttelettes de coller du tout, mais cela nécessite la création d’une surface à nano-motifs. «Il est vraiment difficile de trouver un revêtement durable, évolutif et superhydrophobe sur du verre», déclare Iwan Hächler de l’ETH Zurich.

Les collègues de Hächler et de l’ETH Zurich ont maintenant adopté une approche complètement différente en dissipant l’énergie du soleil sous forme de chaleur, en élevant la température de la surface et en empêchant la condensation. Des chercheurs ont travaillé sur de telles surfaces photothermiques dans le passé, explique Hächler, mais « soit elles sont assez sombres parce qu’elles absorbent une grande partie du spectre solaire visible, soit, si vous passez au proche infrarouge – qui représente 50 % de l’énergie solaire – alors ils sont à bande assez étroite.

Dans le nouveau travail, ils ont déposé une couche d’or de 5 à 6 nm entre deux couches d’oxyde de titane par évaporation thermique – une technologie commerciale standard. Les atomes d’or se sont naturellement regroupés en îles aléatoires. L’or lui-même est un puissant absorbeur plasmonique de fréquences visibles spécifiques, mais l’absorption d’un film de moins de 5 nm d’épaisseur n’est pas suffisamment importante pour réduire la transparence visible. Avec l’épaisseur de l’or choisie correctement, cependant, des résonances plasmoniques non locales dans le proche infrarouge apparaissent entre les îles.

La même caractéristique qui rend la technologie évolutive lui confère également une absorption à large spectre. «Vous disposez d’une combinaison de toutes les tailles de particules, de sorte que vous en trouvez toujours une dont la taille correspond à votre longueur d’onde», explique Gabriel Schnoering. « C’est un matériau nanostructuré, mais en raison des propriétés statistiques que nous recherchons, nous pouvons le fabriquer en utilisant des méthodes de dépôt normales. » Le résultat est un matériau qui chauffe d’environ 8°C au soleil, avec un pic d’absorption infrarouge d’environ 40% tout en restant très transparent. «Même à très faible intensité de lumière solaire, il reste efficace», déclare Hächler. « La moindre augmentation de température a un effet très important sur la probabilité de formation de brouillard. »

Les chercheurs ont testé le matériau dans une variété d’applications pratiques, telles que sur les verres de lunettes d’un porteur de masque FFP2 et sur des feuilles de polyester collées aux fenêtres, et ont trouvé des performances bien supérieures aux situations de contrôle. Ils ont déposé une demande de brevet.

« C’est une idée vraiment intéressante et intelligente », déclare Gang Chen du Massachusetts Institute of Technology. «Les gens ont utilisé des revêtements photothermiques dans d’autres scénarios, par exemple dans des applications anti-givrage. Ils ont vu que cette idée pouvait être utilisée, par exemple, pour le verre, et pour cela, il fallait que le film soit clair dans la gamme spectrale visible – et c’est nouveau. Il pense que l’approche devrait être facilement évolutive, bien qu’il prévoie une limite. « Vous avez besoin de l’existence d’une lumière infrarouge – alors quelle sera son efficacité si vous allez de l’extérieur vers l’intérieur, par exemple, dans l’obscurité ? »

«Peu de tentatives ont été faites pour montrer une telle absorption dans le proche infrarouge tout en préservant une certaine transparence du spectre visible», conviennent Ximin He de l’Université de Californie à Los Angeles et Zhiyuan He de l’Institut de technologie de Pékin. « Ce revêtement résout le problème d’instabilité dans les environnements à forte humidité existant dans les stratégies anti-buée actuelles pour les surfaces transparentes, ce qui est d’une grande importance pratique. »