Un thermicien pour un avenir durable

L’expertise de Zhengmao Lu, nouvellement nommé professeur assistant tenure track à la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur de l’EPFL, se situe à l’intersection de la thermique, de l’ingénierie des interfaces et de la science des matériaux. Ses travaux mêlent science fondamentale et ingénierie pratique, et se focalisent sur les phénomènes thermiques aux interfaces et sur leurs applications dans les domaines de l’énergie et de la purification de l’eau. À l’heure où le monde se réchauffe, il explore des solutions durables pour la régulation de la température des bâtiments à l’aide de systèmes de refroidissement passifs installés sur les toits.

Il s’agit de créer des systèmes permettant d’améliorer l’efficacité énergétique et la purification de l’eau – des points essentiels pour notre société.

Zhengmao Lu est diplômé du Massachusetts Institute of Technology (MIT), où il a effectué son doctorat et un postdoctorat. «Pendant mon séjour au MIT, je me suis plongé dans la science thermique, explorant la manière dont les nouveaux matériaux peuvent révolutionner les méthodes traditionnelles. Il s’agit de créer des systèmes permettant d’améliorer l’efficacité énergétique et la purification de l’eau – des points essentiels pour notre société.» Il souligne l’évolution de son axe de recherche: «Mon doctorat portait sur le refroidissement de composants électroniques, mais pendant mon postdoc, je me suis orienté vers des applications à plus grande échelle, comme le refroidissement des bâtiments.»

Les recherches de Zhengmao Lu à l’EPFL ouvrent de nouvelles perspectives dans le monde des technologies durables, en particulier dans le domaine du refroidissement passif. Expliquant l’essence de ce concept, le chercheur déclare: «Un projet consiste à générer du froid à partir du ciel. Si vous avez une surface qui réfléchit la lumière du soleil et émet des infrarouges (IR), vous pouvez effectivement générer du froid presque les bras croisés.» Plutôt que d’utiliser une source d’énergie pour faire fonctionner un système de refroidissement central, par exemple, sa technique exploite les propriétés inhérentes des matériaux et de l’environnement naturel pour faciliter le refroidissement.

Zhengmao Lu explique: «Nous travaillons sur la production passive de froid, en utilisant le ciel comme puits de chaleur dans des installations situées en toiture. En développant des surfaces qui réfléchissent l’énergie solaire tout en émettant un rayonnement infrarouge, nous pouvons obtenir un refroidissement efficace simplement en interagissant avec le vaste espace froid de l’univers.»

Zhengmao Lu expose plus en détail la base scientifique de son travail et souligne la dynamique atmosphérique qui rend le refroidissement passif viable: «Comme notre Terre possède un spectre atmosphérique particulier qui est plutôt transparent dans la gamme des infrarouges moyens, le rayonnement thermique généré par des objets à température ambiante peut s’échapper dans le ciel sans grandes pertes.» Cette transparence fait que les surfaces qu’il conçoit émettent efficacement des rayonnements infrarouges vers l’espace, permettant ainsi un refroidissement même pendant la journée. Une telle innovation n’est pas seulement le reflet d’une science de pointe, mais témoigne également d’un engagement en faveur de la durabilité environnementale, en répondant au besoin pressant de solutions de refroidissement efficaces sur le plan énergétique sur une planète qui se réchauffe.

Nous pouvons obtenir un refroidissement efficace simplement en interagissant avec le vaste espace froid de l’univers.

Les recherches de Zhengmao Lu vont au-delà du refroidissement passif et portent sur les processus thermiques dynamiques en général, avec un large éventail d’applications. Il précise: «Je m’intéresse principalement à la compréhension du transfert d’énergie lors des changements de phase, comme l’évaporation, l’ébullition ou la condensation. Il ne s’agit pas seulement de phénomènes scientifiques, mais d’applications pratiques telles que la production d’énergie et le dessalement.»

Zhengmao Lu a l’intention d’appliquer sa connaissance approfondie des processus thermiques dans son rôle d’enseignant à l’EPFL. Son premier cours à l’EPFL sera un cours de Master au semestre de printemps 2024 et portera sur les écoulements diphasiques et le transfert de chaleur. Anticipant son rôle d’enseignant, Lu exprime son enthousiasme: «C’est un sujet profondément lié à ma recherche, et je suis passionné par le partage de ces connaissances, en particulier dans le contexte de l’énergie durable et des solutions environnementales.»

Tant dans l’enseignement que dans la recherche, Zhengmao Lu souligne l’importance de la recherche fondamentale pour obtenir des effets à long terme: «Pour faire des avancées significatives, nous devons comprendre les principes fondamentaux. Je m’intéresse au niveau moléculaire à la physique de phénomènes de changement de phase qui pourraient révolutionner la production et l’utilisation de l’énergie, en particulier dans des secteurs comme l’énergie nucléaire où les contraintes imposées par le territoire sont importantes.»

Pour faire des avancées significatives, nous devons comprendre les principes fondamentaux

Le parcours de Zhengmao Lu, du MIT à l’EPFL, a été défini par son engagement à comprendre et à appliquer les phénomènes thermiques pour un développement durable. Ses recherches, combinées à sa volonté d’éduquer la prochaine génération en ingénierie, font de lui une figure clé dans le façonnement de l’avenir des technologies durables et de la gestion de l’environnement.