Protection solaire pour les gratte-ciels - Un revêtement spécial est appliqué par pulvérisation cathodique sous vide sur du verre architectural

Protection solaire pour les gratte-ciels - Un revêtement spécial est appliqué par pulvérisation cathodique sous vide sur du verre architectural

La technologie des couches minces assistée par le vide permet de produire des surfaces ultra minces aux propriétés très spéciales. Elle est utilisée, par exemple, pour affiner les panneaux en verre destinés aux gratte-ciels et aux composants électroniques.
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L'architecture des gratte-ciels modernes se caractérise par d'immenses façades en verre. Ces dernières sont conçues pour permettre à la lumière du jour d'inonder l'intérieur du bâtiment. Et pourtant, même en plein soleil, la température de ces pièces augmente à peine. Un revêtement spécial apposé sur les panneaux en verre laisse pénétrer la lumière mais bloque les rayons à haute énergie, empêchant en même temps la perte de chaleur lorsque les températures sont basses.

Des couches de l'ordre du nanomètre

Les couches sont appliquées par pulvérisation cathodique. Cela permet d'appliquer aux matériaux porteurs des couches de métal, d'oxides, de nitrures et d'autres composés. La taille de ces couches est de l'ordre du micromètre, voire du nanomètre. L'oxyde d'étain, l'or, l'argent et le cuivre sont certains des matériaux utilisés pour réaliser la protection solaire et l'isolation thermique sur le verre architectural. D'autres matériaux permettent la fabrication d'écrans plats et tactiles ultra fins.

Le procédé de pulvérisation s'effectue dans une chambre sous vide. Le matériau de revêtement (cible) est placé de l'autre côté de la pièce usinée (substrat) afin d'être appliqué. L'air de la chambre est alors évacué et un gaz inerte, généralement de l'argon, y est introduit. Simultanément, plusieurs centaines de volts sont appliqués.

Billard atomique

La haute tension propulse les ions d'argon avec une extraordinaire énergie contre la cible. Telles des boules de billard, ils libèrent des atomes du matériau de revêtement au travers d'une cascade de chocs. Les atomes libérés volent jusqu'au substrat, où ils se mettent à condenser en une fine couche, comme de la vapeur d'eau sur un miroir de salle de bains.

En utilisant des champs magnétiques supplémentaires dans le cadre de la pulvérisation cathodique par magnétron, il est possible d'éliminer plus rapidement le matériau sur la cible et le procédé peut ainsi être accéléré. Lors de la pulvérisation cathodique, la pression de travail dans la chambre sous vide ne dépasse pas 0,1 millibar. De cette manière, la « vapeur de matériau » atteint le substrat de manière incontrôlée et sans impuretés. Il est ainsi possible d'obtenir des couches ultra fines, homogènes et en même temps extrêmement lisses, denses et adhérentes, et ce, même sur des panneaux en verre d'un mètre de hauteur.

Inauguré en 2010, le Burj Khalifa à Dubaï est actuellement, avec ses 830 mètres de haut et ses 163 étages, le bâtiment le plus élevé au monde. Mais certains deviendront encore plus grands : la Jeddah Tower est en cours de construction à proximité de Jeddah, sur la côte ouest de l'Arabie saoudite. Une fois terminé, ce projet de construction gigantesque devrait culminer à 1007 mètres dans le ciel. L'inauguration est prévue pour 2020.

D'un point de vue technique, il devrait être possible de construire des gratte-ciels atteignant entre 1,5 et 2 kilomètres de haut. Toutefois, toute la structure devrait supporter la construction, et il serait difficile de l'utiliser comme bâtiment. Grâce au développement de nouveaux matériaux de construction artificiels, il devrait pourtant être possible de repousser encore davantage ces limites.

Cela fait des milliers d'années que l'homme essaye d'atteindre les cieux au travers de ses constructions. La pyramide de Khéops en Egypte, construite autour de 2500 avant J-C, et culminant initialement à 146 mètres de haut, en est un parfait exemple. En Italie, des tours atteignant jusqu'à 97 mètres ont été érigées à Bologne et à San Gimignano. Sont considérés comme des gratte-ciels, les édifices dépassant 150 mètres de hauteur. Achevé à New-York en 1908, le Singer Building est, avec ses 187 mètres de haut, le premier gratte-ciel au monde.


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