Un textile plus froid que l’air en plein soleil : ce que valent ses 6 °C et ses 47 mW/m²

Posé en plein soleil, sans batterie ni ventilateur, un tissu imprimé à l’University of Illinois Urbana-Champaign est resté 3 à 6 °C plus froid que l’air qui l’entourait, une mesure prise sous le tissu, sur un simulateur de peau éteint, sans aucune source de chaleur dessous. Le même textile produit de l’électricité quand il touche la peau puis s’en écarte : 47 mW/m² au mieux, en crête et dans des conditions optimisées, soit quelques microwatts par centimètre carré. Les deux résultats figurent dans l’article de Choi, Karua, Salauddin et Cai paru en ligne le 15 juin 2026 dans Advanced Science (DOI 10.1002/advs.76121). Chacun de ces chiffres dépend d’un protocole, et c’est ce protocole qui dit ce qu’ils valent.

Trois à six degrés sous l’air ambiant, en plein soleil et à énergie nulle

Un objet laissé au soleil finit plus chaud que l’air qui l’entoure. Une pierre, une tôle, un vêtement sombre : tous absorbent la lumière, la transforment en chaleur et montent en température jusqu’à ce que leurs pertes équilibrent ce qu’ils reçoivent. Rester sous la température de l’air en plein jour, sans compresseur et sans consommer d’électricité, a donc tout l’air d’une erreur de thermomètre.

C’est pourtant ce qu’a relevé une équipe de l’University of Illinois Urbana-Champaign sur un textile imprimé en silicone chargé de dioxyde de zirconium. Le 2 août 2024, à Urbana (Illinois), en plein soleil, un thermocouple placé sous le tissu, sur un simulateur de peau éteint, a relevé une température inférieure de 3 à 6 °C à celle de l’air ambiant. Aucune source d’énergie n’intervenait dans ce refroidissement.

Deux propriétés optiques portent ce résultat, et l’article les chiffre toutes les deux. Le textile réfléchit 96 % du rayonnement solaire, mesuré entre 0,3 et 2 µm. Il émet à 97 % dans l’infrarouge moyen, entre 8 et 13 µm. Le premier chiffre limite la chaleur qui entre. Le second ouvre une sortie.

Ces chiffres se lisent dans le texte intégral de l’article, en accès libre, paru en ligne le 15 juin 2026 ; la mesure extérieure, elle, remonte à l’été 2024. Aucun n’a de sens sans sa condition. Un tissu plus froid que l’air ne dit rien, à lui seul, de la température de la personne qui le porte ; une tension de 140 V ne dit rien, à elle seule, de la puissance disponible.

Renvoyer le soleil, rayonner vers l’espace : la physique du refroidissement radiatif

La température d’un objet résulte d’un bilan. D’un côté, ce qu’il reçoit : la part du soleil qu’il absorbe, la chaleur que l’air lui cède par contact, le rayonnement que l’atmosphère lui renvoie. De l’autre, ce qu’il perd, notamment par son propre rayonnement infrarouge. Pour descendre sous la température de l’air, les pertes doivent l’emporter alors même que l’air, plus chaud, réchauffe l’objet en permanence. Cela suppose d’envoyer la chaleur vers un puits plus froid que l’air. Ce puits existe : c’est l’espace, vers lequel l’objet rayonne à travers le ciel.

Encore faut-il que le rayonnement traverse l’atmosphère, qui n’est pas transparente à tout l’infrarouge. Entre 8 et 13 µm, elle absorbe peu : c’est la fenêtre atmosphérique. Un corps qui émet fortement dans cette bande expédie sa chaleur à travers l’air jusqu’à l’espace, très froid, sans que l’atmosphère la retienne en chemin. D’où le poids du second chiffre de l’article. Une émissivité de 97 % précisément entre 8 et 13 µm compte davantage qu’une émissivité élevée en moyenne sur tout l’infrarouge, parce que c’est par cette bande que la chaleur quitte réellement la scène.

Émettre ne suffit pas. Un matériau qui rayonne bien mais absorbe la lumière du soleil regagne d’un côté ce qu’il perd de l’autre. Les deux pourcentages travaillent donc en sens inverse, et ils doivent être élevés en même temps. Un ordre de grandeur, dérivé des chiffres publiés et absent de l’article, montre pourquoi chaque point compte. Les 4 % de soleil que le textile ne réfléchit pas représentent, sous un ensoleillement de l’ordre de 850 W/m² (la valeur de référence d’une expérience de 2014 présentée plus bas), environ 34 W/m² absorbés. Or la puissance de refroidissement démontrée en 2014 par une structure conçue pour ce seul usage était de 40,1 W/m². Le soleil résiduel pèse du même ordre que tout le gain disponible.

À ce niveau d’ensoleillement, chaque point de réflectance perdu ajoute environ 8,5 W/m² à absorber. Quelques points suffisent à faire repasser un matériau au-dessus de la température de l’air. La réflectance se dispute donc au point près dans ce domaine, et un tissu simplement blanc à l’œil ne suffit pas : l’œil juge la lumière visible, alors que le bilan porte sur toute la bande solaire mesurée, de 0,3 à 2 µm, et exige en plus une forte émission dans la fenêtre atmosphérique.

Zircone et silicone, une encre pour deux fonctions

Le matériau, que les auteurs nomment PZO, est un nanocomposite : une matrice de silicone PDMS (polydiméthylsiloxane) chargée de dioxyde de zirconium, ou zircone (ZrO2). Des teneurs de 10 à 50 % en masse ont été testées, et l’optimum retenu est de 30 %.

Chaque composant a son rôle, et la zircone en tient deux. Son indice de réfraction élevé la rend très diffusante : la lumière qui traverse le composite change de direction à chaque grain rencontré, et ces déviations répétées la renvoient vers l’extérieur au lieu de la laisser s’absorber. La même zircone accroît la polarisation diélectrique du matériau, c’est-à-dire sa capacité à déplacer ses charges internes sous l’effet d’un champ électrique. Au contact de la peau, la surface retient alors davantage de charges, ce qui amplifie la sortie électrique. Le PDMS, lui, apporte l’émission dans l’infrarouge moyen et la souplesse. Le PDMS pur émet à peu près autant que le composite, mais il réfléchit moins le soleil.

Le titre de l’article parle d’un couplage intrinsèque des deux fonctions. L’expression a un sens précis : refroidissement et production d’électricité naissent du même ingrédient, dans un seul matériau, au lieu d’être confiés à des couches superposées. Les auteurs revendiquent, à partir d’un tableau comparatif placé en information supplémentaire, la réflectance solaire et l’émissivité infrarouge les plus élevées parmi les textiles publiés qui combinent refroidissement radiatif et générateur triboélectrique.

Le tissu n’est pas tissé : il est imprimé. La fabrication passe par l’impression directe d’une encre (direct ink writing) à température ambiante, sur une imprimante Aerotech AGS-1000. La géométrie des fibres est dessinée en conception assistée par ordinateur, puis convertie en G-code, le langage de commande de la machine. Le séchage prend 24 heures à température ambiante, ou 6 heures à 65 °C.

Tissu seul ou peau simulée : de quoi les degrés sont le chiffre

Le chiffre de 3 à 6 °C a une définition précise, et les auteurs la donnent eux-mêmes. Leur phrase est la suivante : « lorsque le chauffage est coupé pour supprimer l’apport de chaleur métabolique simulée, ce qui correspond aux conditions habituelles des tests de refroidissement radiatif passif, le textile présente en outre un refroidissement de 3 à 6 °C sous la température ambiante » (traduit de l’anglais). Le chauffage en question est celui d’un simulateur de peau. Coupé, il laisse le textile seul face au ciel, sans rien dessous qui produise de la chaleur. C’est la configuration standard des essais de refroidissement radiatif passif, celle qui permet de comparer des matériaux entre eux.

Chauffage allumé, le dispositif change de nature. Le simulateur est une résistance chauffante souple qui fournit 80 W/m², posée sur un support en polystyrène entouré de Mylar : il reproduit la chaleur qu’un corps envoie vers son vêtement. Dans cette configuration, le textile reste 6 à 10 °C plus froid que le coton, 6 à 14 °C plus froid que la peau nue et 10 à 15 °C plus froid qu’un tissu argenté.

Les deux chiffres sont exacts. Ils ne répondent pas à la même question. Le premier dit ce que vaut le matériau face au ciel ; le second, ce qu’il vaut face à un autre tissu quand quelque chose chauffe dessous. Aucun des deux ne mesure la température d’un corps, ni la sensation d’une personne habillée : les 3 à 6 °C décrivent un tissu sans porteur, les 6 à 10 °C une comparaison sur une plaque chauffée. Pour un usage vestimentaire, la grandeur pertinente est la seconde, l’écart avec le coton dans les mêmes conditions.

À ces mesures s’ajoute un calcul. Le modèle des auteurs place l’équilibre du textile à environ 7 °C sous l’air ambiant pour un coefficient de convection de 6 W·m⁻²·K⁻¹, le paramètre qui fixe combien de chaleur l’air restitue au tissu par mètre carré et par degré d’écart. Plus ce coefficient est élevé, plus l’air réchauffe un tissu plus froid que lui. Le même modèle donne une puissance nette de refroidissement de 79 W/m² au pic solaire de midi. Ce chiffre se lit à côté de celui du simulateur : 79 W/m² évacuables contre 80 W/m² de chaleur métabolique simulée. Sur le papier, le textile peut donc évacuer à peu près ce qu’une peau au repos lui envoie par mètre carré, à midi et par ciel dégagé. Ce résultat reste un calcul. Il n’a pas été mesuré sur un porteur.

Reste la question du ciel. Tout le volet extérieur repose sur une seule journée, le 2 août 2024 à Urbana. Ensoleillement, température de l’air, humidité et vent n’apparaissent pas dans le texte principal : l’article renvoie à des relevés horaires de Champaign placés en information supplémentaire. Or l’humidité et les nuages referment en partie la fenêtre atmosphérique par laquelle le textile se refroidit. Les 3 à 6 °C ne se transposent donc pas tels quels à une canicule humide ou à un ciel voilé.

L’électricité statique du mouvement, mesurée en microwatts

La seconde fonction du textile repose sur l’effet triboélectrique, le mécanisme qui produit l’électricité statique de la vie courante, celle du pull en laine qu’on retire ou du ballon frotté contre les cheveux. Le mécanisme tient en deux temps. Au contact, deux matériaux différents échangent des charges électriques : l’un en cède, l’autre en capte. Quand ils se séparent, ces charges restent réparties de part et d’autre, ce qui crée une différence de potentiel ; reliée à un circuit, elle y pousse un courant. Chaque contact suivi d’une séparation relance le cycle.

Ici, le textile fonctionne en mode contact-séparation contre la peau humaine. À 30 % de zircone, la tension en circuit ouvert atteint 140 V, le courant de court-circuit 1,33 µA et la charge transférée 34 nC. C’est la signature typique du phénomène : une tension élevée pour un courant minuscule. Une décharge d’électricité statique pique pour la même raison, sans pour autant rien allumer. Les 140 V ne disent presque rien de la puissance.

La puissance est donnée par un autre chiffre : 47 mW/m² de densité de puissance crête. Elle est obtenue dans des conditions optimisées, au-delà desquelles la sortie plafonne : une charge électrique de 50 MΩ, la résistance qui tire le plus de puissance du générateur, quatre contacts par seconde et une force de 8 N. Rapportés au centimètre carré, 47 mW/m² font 4,7 µW. C’est l’ordre de grandeur d’un capteur à très basse consommation ou d’une calculatrice. Pas celui d’un téléphone.

La démonstration la plus parlante de l’article le confirme. Des tapotements de la main chargent un condensateur de 4,7 µF à environ 3 V en 60 secondes. L’énergie stockée vaut alors environ 21 µJ (la moitié de la capacité multipliée par le carré de la tension), soit une puissance moyenne de l’ordre du tiers de microwatt sur la minute. Ce calcul, fait à partir des valeurs publiées, ne figure pas dans l’article. Il sépare deux notions qu’un chiffre isolé laisse confondre : les 47 mW/m² sont une crête obtenue en conditions optimisées, le tiers de microwatt une moyenne sur un geste réel. Dans les essais, le textile a aussi alimenté une calculatrice, un chronomètre et 26 LED montées en série.

La sortie reste stable sur plus de 30 000 cycles mécaniques. Le signal sert aussi de mesure. Posé au coude, le textile suit l’angle de flexion de 15 à 90° avec une réponse en tension linéaire, et cinq capteurs placés sur les doigts reconnaissent des gestes et des lettres de la langue des signes américaine. Pour détecter un mouvement, il suffit que la tension varie avec lui : le capteur n’a pas besoin de fournir de la puissance, seulement une information.

Chaleur évacuée, électricité produite : deux flux sans commune mesure

Le textile brasse deux flux d’énergie dont les ordres de grandeur n’ont rien à voir. Par rayonnement, il évacue, selon le calcul des auteurs, environ 79 W/m² de chaleur au pic solaire de midi. Par effet triboélectrique, il produit au mieux 0,047 W/m² d’électricité, en crête. Le rapport entre les deux est d’environ 1 700. Ce rapport est un ordre de grandeur dérivé de deux valeurs qui ne sont pas de même nature, l’une calculée, l’autre mesurée en crête ; il suffit pourtant à situer chaque fonction.

L’électricité ne sert pas à refroidir. Le refroidissement est entièrement passif : il découle des propriétés optiques du matériau et ne consomme rien. Aucun circuit ne tire de courant pour faire baisser la température, et même si c’était le cas, 0,047 W/m² ne pèseraient rien face à 79 W/m² de chaleur à évacuer. La fonction électrique a un autre emploi : mesurer la flexion, les gestes ou les tapotements, et alimenter des microcapteurs.

Les deux fonctions partagent un ingrédient, la zircone, et un support, le tissu imprimé. Elles ne partagent pas leur énergie. Dire que le textile se refroidit et produit de l’électricité est exact ; en déduire qu’il se refroidit grâce à l’électricité, ou qu’il en produit assez pour peser dans son bilan thermique, ne l’est pas.

Un chauffage déclenché par le geste, alimenté par une source de laboratoire

L’article présente aussi un mode chauffage, qui justifie l’expression de thermorégulation adaptative de son titre. Le montage fonctionne ainsi. Le signal triboélectrique produit par les tapotements est redressé ; quand il dépasse 4 V, un microcontrôleur Arduino commande un relais pendant une seconde. Ce relais envoie alors dans un substrat en tissu argenté le courant d’une alimentation continue de laboratoire, une Keithley 2260B, à 0,23 W/cm².

Plus les gestes sont fréquents, plus les impulsions de chauffage se succèdent. Des tapotements à 0,1 Hz élèvent la température de 3 °C en 7 minutes, à 0,2 Hz de 5 °C en 7 minutes, et à 1 Hz de 10 °C en 3,8 minutes. Le geste règle donc le chauffage, à la manière d’un interrupteur.

Il ne le fournit pas. Les 0,23 W/cm² de chauffage par effet Joule correspondent à 2 300 W/m², soit environ 50 000 fois la densité de puissance crête récoltée par le textile, un rapport dérivé des chiffres publiés. Aucune fréquence de tapotement ne comble un tel écart. Le signal triboélectrique sert de déclencheur ; l’énergie vient de l’alimentation de laboratoire.

La conséquence concrète est simple à énoncer. Un vêtement autonome qui se chaufferait par le seul mouvement de son porteur n’est pas ce qui a été montré. Transposée à un vêtement, la thermorégulation adaptative suppose une batterie et une électronique embarquées, que le prototype ne comporte pas. Pour la même raison, rien dans l’article ne permet d’envisager la recharge d’un téléphone : la puissance récoltée se compte en microwatts par centimètre carré.

Lavage, respiration, sueur : la distance au vêtement de sport

Le communiqué de l’université du 10 septembre 2026 cite le vêtement de sport comme application visée. Deux propriétés conditionnent un tel usage, et l’article les mesure toutes les deux, à petite échelle.

La tenue au lavage d’abord. Le protocole est le suivant : un mini-lave-linge de 6,5 L, une lessive Alconox, une eau à 30 °C, un cycle de 5 minutes d’essorage, répété 5 puis 10 fois. Après ces cycles, les propriétés optiques du textile restent pour l’essentiel inchangées, selon les auteurs. Pour un prototype, le résultat est net. Dix cycles de cinq minutes décrivent pourtant le début de la vie d’un vêtement de sport, pas sa durée.

La respiration ensuite. La perméabilité à la vapeur d’eau du textile atteint 4,12 mg·cm⁻²·h⁻¹, contre 4,75 pour un coton du commerce, soit environ 87 % du coton (rapport dérivé des deux valeurs). La vapeur traverse donc le textile presque aussi bien qu’un coton. Laisser passer la vapeur et évacuer la sueur sont pourtant deux choses distinctes. La perméabilité mesure le passage de l’eau à l’état de gaz ; un effort produit aussi de la sueur liquide, qu’il faut conduire hors du vêtement. Le textile imprimé ne comporte pas de canal pour cela. Les auteurs placent eux-mêmes l’ajout de voies de transport de la sueur dans leurs travaux futurs, avec une meilleure tenue au vieillissement environnemental.

Reste le porté. L’article ne rapporte aucun essai de port prolongé sur des volontaires : les démonstrations sur le corps, un coude, des doigts, des tapotements, sont brèves et fonctionnelles. Ni le communiqué ni les articles qui l’ont repris n’annoncent de calendrier de commercialisation ou de prix. Entre le prototype et l’étagère, la distance se mesure en essais qui ne sont pas rapportés.

De la structure photonique de 2014 au textile imprimé de 2026

Le refroidissement radiatif diurne sous la température de l’air n’est pas né à Urbana. En 2014, une équipe de Stanford en a publié la première démonstration dans Nature (Raman et al., 27 novembre 2014, DOI 10.1038/nature13883). Une structure photonique rigide de sept couches d’oxyde de hafnium et de silice, réfléchissant 97 % du soleil et émettant sélectivement dans la fenêtre de 8 à 13 µm, y restait 4,9 °C sous l’air ambiant, sous un ensoleillement supérieur à 850 W/m², avec 40,1 W/m² de puissance de refroidissement. Le principe est acquis depuis.

L’enjeu affiché alors était le bâtiment. L’article de 2014 rappelait que la climatisation représente environ 15 % de l’énergie consommée par les bâtiments aux États-Unis, ce qui fait du refroidissement passif une piste pour rafraîchir un logement sans climatisation autant que pour habiller une personne.

Le passage au vêtement a suivi. En septembre 2016, une équipe de Stanford publiait dans Science un textile de polyéthylène nanoporeux conçu pour refroidir le corps par rayonnement (Hsu et al., DOI 10.1126/science.aaf5471). Le textile radiatif existe donc depuis dix ans.

L’apport du travail de 2026 est ailleurs : l’intégration, dans un seul matériau imprimable, du refroidissement radiatif et de la production triboélectrique. La revendication de performances des auteurs porte sur une catégorie étroite, celle des textiles qui combinent les deux fonctions. Sur la réflectance seule, les 96 % du textile restent à un point des 97 % de la structure rigide de 2014, soit environ 8,5 W/m² de soleil absorbé en plus sous 850 W/m² (ordre de grandeur dérivé). Ce point d’écart sépare un matériau souple, imprimé à température ambiante, d’un empilement de sept couches rigides.

Porté réel, vieillissement, industrialisation : ce que la prochaine étude devra montrer

Le prototype a établi ce qu’un matériau peut faire sur un banc d’essai et sous un ciel d’été. La suite porte sur ce qu’un vêtement doit tenir. Les verrous sont nommés par les auteurs eux-mêmes : le transport de la sueur, la tenue au vieillissement environnemental et le port de longue durée. L’essai qui manque le plus est un port sur volontaires, avec une comparaison au coton faite sur des corps et non sur une plaque chauffée. Aucun n’est rapporté. Viennent ensuite des lavages en nombre représentatif, des mesures sous ciel humide ou voilé, et un procédé de fabrication à grande échelle, pour lequel aucun calendrier n’est annoncé.

La déclaration d’intérêts de l’article précise que Lili Cai est cofondatrice de la société SolarMantle Inc. et inventrice de brevets sur le refroidissement radiatif ; les autres auteurs déclarent n’avoir aucun intérêt concurrent. Le travail a été financé par l’Office of Naval Research (subvention N000142412050). Ces informations font partie de la publication, au même titre que ses protocoles.

Une future annonce de produit se jugera sur ces critères : essais sur porteurs, durée de vie au lavage, comportement sous ciel humide, évacuation de la sueur. Jusque-là, ce textile reste un résultat de laboratoire, pas un équipement de protection contre la chaleur.

Questions fréquentes sur le textile à refroidissement radiatif

Comment un tissu peut-il rester plus froid que l’air en plein soleil ?

En renvoyant presque toute la lumière du soleil et en rayonnant sa propre chaleur vers l’espace. Le textile de l’University of Illinois réfléchit 96 % du rayonnement solaire et émet à 97 % entre 8 et 13 µm, une bande de l’infrarouge où l’atmosphère absorbe peu. Par cette fenêtre atmosphérique, la chaleur part vers l’espace, très froid, ce qui permet au tissu de descendre sous la température de l’air sans consommer d’énergie.

Ce textile abaisse-t-il de 6 °C la température ressentie par son porteur ?

Pas d’après les mesures publiées. Les 3 à 6 °C sous l’air ambiant ont été mesurés sous le tissu seul, sur un simulateur de peau éteint, sans corps ni source de chaleur dessous. Sur une peau simulée fournissant 80 W/m², le textile reste 6 à 10 °C plus froid qu’un coton. Aucun essai ne mesure la température d’une personne qui le porte.

L’électricité produite peut-elle recharger un téléphone ?

Non. La densité de puissance crête est de 47 mW/m², soit 4,7 µW par centimètre carré, obtenue en conditions optimisées (charge de 50 MΩ, 4 contacts par seconde, 8 N). Une minute de tapotements stocke environ 21 µJ dans un condensateur de 4,7 µF. Cela suffit à une calculatrice ou à un capteur à très basse consommation.

Le vêtement se chauffe-t-il grâce aux mouvements de son porteur ?

Le mouvement déclenche le chauffage, il ne l’alimente pas. Dans le montage publié, quand le signal des tapotements dépasse 4 V, un Arduino envoie pendant une seconde le courant d’une alimentation de laboratoire dans un tissu argenté. Ce chauffage, à 0,23 W/cm², représente environ 50 000 fois la puissance crête récoltée par le textile.

Le textile résiste-t-il au lavage et laisse-t-il passer la transpiration ?

Ses propriétés optiques restent pour l’essentiel inchangées après 10 cycles de 5 minutes à 30 °C dans un mini-lave-linge. Il laisse passer la vapeur d’eau à environ 87 % du niveau d’un coton, mais ne comporte pas de voie d’évacuation de la sueur liquide, que les auteurs placent dans leurs travaux futurs.

Pouvez-vous compter sur ce type de textile pendant une canicule ?

Non. Aucun vêtement de ce type n’est commercialisé, aucun essai de port sur des volontaires n’est rapporté, et la mesure extérieure repose sur une seule journée dont l’humidité n’est pas donnée dans le texte principal. Ce textile ne remplace ni l’ombre, ni l’hydratation, ni le rafraîchissement du logement, et un malaise lié à la chaleur relève du 15.

Quand ce textile sera-t-il en vente ?

Aucune date n’est annoncée. Ni l’article paru le 15 juin 2026 ni le communiqué de l’université du 10 septembre 2026 ne donnent de calendrier de commercialisation ou de prix. Les critères à surveiller dans une future annonce sont les essais sur porteurs, la durée de vie au lavage, le comportement sous ciel humide et l’évacuation de la sueur.