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La piéride du chou est un papillon expert pour concentrer l’énergie solaire sur son thorax. © Thomas Bresson, flickr, CC by 2.0
Sur les panneaux solaires, pour capturer la lumièrelumière et la diriger vers des surfaces où l'énergieénergie solaire est convertie en électricité, il est possible d'utiliser des miroirsmiroirs et des lentilles : ceci permet de diminuer la surface des cellules photovoltaïques qui représentent généralement la partie la plus chère d'un panneau solaire, et donc de réduire le coût global. Mais ces dispositifs optiques qui concentrent la lumière sont assez volumineux : leur poids et leur taille limitent leur utilisation, d'où l'intérêt de trouver des moyens de réfléchir la lumière avec des systèmes plus légers.
Les papillons de la famille des piérides ont la capacité de chauffer rapidement leurs muscles du vol quand l'ensoleillement est réduit : la piéride du chou est connue pour s'envoler avant d'autres papillons les jours où le temps est nuageux. Ceci pourrait être dû à la posture de ses ailes. Une équipe de l'université d'Exeter a donc voulu savoir si les ailes de la piéride du chou pourraient être utilisées pour développer de nouveaux matériaux pour concentrer la lumière du soleilsoleil. Ils ont cherché à prouver que les papillons concentraient l'énergie solaire sur leur thoraxthorax et à déterminer l'angle optimal. Leurs résultats sont présentés dans la revue Scientific Reports.
Les chercheurs ont mesuré l’angle θ (b) optimal pour récupérer l’énergie chez la piéride du chou (a). © Shanks et al. 2015, Scientific Reports, CC by 4.0
La forme en V des ailes concentre la lumière sur le thorax du papillon
Les mesures infrarougesinfrarouges sur le corps du papillon ont confirmé l'augmentation de la température du thorax grâce à la posture en V des ailes : cette position augmenterait la température des muscles du vol avant le décollage. Les chercheurs ont également trouvé que l'angle optimal des ailes pour concentrer la lumière était de 17°. Pour l'un des auteurs, Richard ffrench-Constant, « ceci prouve que la modeste piéride du chou n'est pas seulement un ravageur de nos choux mais vraiment un insecte qui est un expert pour récolter l'énergie solaire ».
De plus, la structure des ailes du papillon permettrait à la lumière du soleil de se réfléchir plus efficacement. Les chercheurs ont montré que, bien que les écailles des ailes soient disposées selon une organisation complexe en plusieurs couches, une seule suffit pour réfléchir efficacement la lumière. Les auteurs suggèrent donc de ne pas chercher à reproduire cette disposition mais de réaliser des revêtements intégrant des nanostructures en une couche.
En reproduisant une simple couche de cellules en écailles des ailes du papillon, il serait possible d'améliorer considérablement le rapport puissance/massemasse : il serait augmenté d'un facteur 17, ce qui rendrait la production d’énergie bien plus efficace. Pour Tapas Mallick, principal auteur de l'étude, « le biomimétismebiomimétisme en ingénierie n'est pas nouveau. Cependant, cette recherche véritablement pluridisciplinaire montre des voies pour développer de l'énergie solaire à faible coût qui n'ont pas été explorées auparavant ».
