Ce métal bizarre conduit bien l’électricité mais pas la chaleur

Les physiciens s’accordent à dire que chaque métal est conducteur, que ce soit pour la chaleur ou l’électricité. Une propriété particulière des métaux plus connue comme étant la fameuse propriété de Wiedermann-Franz.

Cependant, ce n’est pas le cas pour un métal assez bizarre, le dioxyde de vanadium métallique (VO2), dont les propriétés technologiques exceptionnelles ont été étudiées par l’équipe de chercheurs dirigée par Jungiao Wu. En effet, ce métal s’avère conduire l’électricité, mais non la chaleur, dans certaines conditions.

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Découvert il y a quelques années, le dioxyde de vanadium métallique est donc le premier métal qui s’oppose à la loi de Wiedermann-Franz. Mais ce sont ses propriétés étonnantes qui rendent ce métal si spécial, surtout dans le domaine de l’électronique et des revêtements technologiques.

Le dioxyde de vanadium n’est pas un métal comme les autres

Si vous ne le savez pas encore, sachez qu’à partir de 67°C c’est-à-dire à température presque ambiante, le dioxyde de vanadium métallique passe de l’état d’isolant transparent à celui de métal conducteur. Cette propriété, on ne la retrouve qu’à de très basses températures pour d’autres types de métaux.

Les recherches menées ont pu montrer que la conductivité thermique dans le dioxyde de vanadium était 10 fois moins importante que le niveau auquel on devait s’attendre dans les matériaux conducteurs selon la loi Wiedermann-Franz.

Pour l’expliquer, les scientifiques font appel à un mouvement particulier des électrons chez le VO2. En effet, contrairement à ce qui se passe dans les autres métaux, les électrons s’y déplacent ensemble, de manière synchronisée, comme cela est le cas dans un fluide. Dans les autres métaux, les électrons se déplacent individuellement, mais ne sont pas sujets à ce mouvement coordonné, ce qui fait que ce sont des conducteurs de la chaleur.

Des propriétés très profitables

Avec ces propriétés, le dioxyde de Vanadium se révèle être un excellent matériau pour des applications faisant appel à la dissipation de la chaleur, par exemple dans le cas des moteurs ou des systèmes de climatisation.

En effet, en formant divers titres d’alliage avec certains métaux, on peut jouer sur la température à laquelle le VO2 va réagir pour montrer ses propriétés particulières.

Ce que l’un des membres de l’équipe qui a travaillé dessus ne manque pas de préciser : « le matériau peut dissiper efficacement et automatiquement la chaleur en été chaud, car il aura une conductivité thermique élevée, tout en évitant les pertes de chaleur en hiver froid en raison de sa faible conductivité thermique à basse température ».

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