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Isolation thermique record !

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Organisé en fines couches, un matériau à base de tungstène et de sélénium conduit plus mal la chaleur que n'importe quel solide. On ne comprend pas très bien pourquoi mais on sait que le secret réside dans sa structure en couches. Les chercheurs eux-mêmes ont été surpris et pensent avoir ouvert une nouvelle voie de recherche.

Avec 0,05 watt par mètre et par degré, la conductivité thermique de ce matériau est la plus faible jamais atteinte par un corps solide. Ce composé - WSe2 - si réfractaire à la chaleur a été obtenu en déposant alternativement de fines couches de tungstène (symbole W) et de sélénium (Se). Le plus surprenant est sans doute que cette conductivité record est trente fois plus petite que celle du WSe2 en version cristalline. La théorie prédit bien une différence mais six fois plus faible que celle observée.

La disposition des atomes en couches semble bien constituer une des clés du mystère. Car lorsqu'ils bombardent ce sandwich avec des ions, provoquant une désorganisation profonde du bel arrangement d'atomes, la conductivité thermique augmente fortement. Pour David C. Johnson et l'équipe de l'université de l'Oregon qui a mené ces travaux, le phénomène vient probablement d'une dissipation de la chaleur par des vibrations atomiques, des phonons qui évacueraient l'énergie parallèlement à la surface mais pas perpendiculairement.

Pas pour nos maisons

Pourrait-on fabriquer un revêtement isolant avec ce matériau ? Il ne s'y prête pas du tout, répondent les scientifiques, « mais, ajoute David G. Cahill, un des co-auteurs, les nouvelles propriétés qu'il met en évidence pourraient conduire à de nouvelles méthodes pour réaliser des isolants plus efficaces ».

La découverte est aussi intéressante pour le domaine des matériaux thermoélectriques, qui convertissent la chaleur en électricité. « La conductivité thermique est une propriété importante, souligne David C. Johnson, à la fois pour conserver l'énergie et pour la convertir en une autre forme. Obtenir une faible conductivité dans un matériau thermoélectrique en augmente l'efficacité. »