Plus de chaleur du soleil

En physique et en chimie, un gaz de Knudsen est un gaz dont l'état de densité est si faible que le libre parcours moyen des molécules est supérieur au diamètre du récipient qui le contient. En air libre normal ce parcours est d’ordre 70 nm, grossement 1/1000 d’un cheveu humain.

L’importante contribution à la physique de Knudsen a été le découvert que dans des tels petits volumes la conductivité thermique d’un gaz abaisse radicalement. 

Un aérogel est en matériau très poreux et très léger. Un volume de 1 litre d’aérogel ne pèse que 16 grammes. De plus les pores sont si petits que le gaz inclus devient un Knudsen gaz. Par conséquence les aérogel sont des très bons isolateurs thermiques. Ils sont à peu près 5 fois supérieurs aux laines minérales.

Il y a des chauffe-eau solaire sur les toits un peu partout en Europe. La conception est simple et consiste à un capteur, où circule l’eau, un petite espace vide et un vitrée. Un beau jour un telle arrangement est capable à chauffer l’eau jusqu’à 70 °C. Une des causes de cette limite est pertes caloriques par convection et radiations dans l’espace d’air qui sépare le capteur et le vitrée.

S’on mettrait un aérogel dans espace vide, ces pertes diminueraient considérablement. Le problème est que les aérogels existants absorbent environ 30% de la lumière.

Chez MIT ils ont maintenant réussi à créer un aérogel plus transparent qui n’absorbe que 5% des rayons solaires. La clef de ce progrès a été de créer un aérogel avec plus petites pores qui moins disperse les rayons.

Dans un teste préliminaire une feuille de métal, isolé avec cette aérogel, mis au soleil a atteint 220 °C et cela en hiver.

Si on trouve une maniéré à fabriquer ce matériau à un prix raisonnable il y aura plus d’applications pour des chauffe-eau solaires.