Une équipe de recherche dirigée par le professeur Shu Yang et le Dr Kun-Hao Yu de l'Université de Pennsylvanie a publié une étude dans la revue *Advanced Materials*, où elle a développé un carreau composite diatomite-ciment inspiré de la peau des éléphants d'Afrique, capable de réaliser un refroidissement passif par évaporation grâce à un réseau de fissures programmable. Le premier auteur de l'article est Qingya Huang ; l'étude a été publiée en 2026.
L'équipe de recherche a coulé un mélange de diatomite et de pâte de ciment dans un rapport massique de 1:1 pour former des échantillons de 3 mm d'épaisseur. Après une pré-hydratation d'une heure, les matériaux ont été séchés à 60 ℃, ce qui a conduit à la formation spontanée de fissures. La structure microporeuse et nanoporeuse de la diatomite permet une absorption rapide des gouttelettes d'eau en 50 millisecondes, tandis que le réseau de fissures agit comme des canaux capillaires pour transporter l'eau horizontalement sur toute la surface. Pendant la pré-hydratation, le gel de silicate de calcium hydraté et les cristaux aciculaires d'ettringite forment une structure de pontage entre les particules de diatomite, maintenant l'intégrité structurelle du matériau lors de cycles répétés d'humidification et de séchage. Le module élastique du composite contenant 50 % de diatomite dépasse 10 MPa, et sa résistance à la compression à 3 jours est d'environ 2,9 MPa.
En concevant des nervures triangulaires en relief sur le substrat du moule comme concentrateurs de contrainte, l'équipe de recherche a transformé la fissuration aléatoire en motifs de fissures contrôlables et déterministes, et a ensuite préparé trois types de réseaux de fissures périodiques pavables : triangulaires, carrés et hexagonaux. Lors de tests avec un volume d'eau fixe sous une inclinaison de 60°, le réseau hexagonal de densité moyenne a montré la meilleure rétention d'eau, prolongeant la période de refroidissement efficace à plus de 20 heures.
Dans un modèle simulé de toiture résidentielle, l'équipe a placé des briques hexagonales fissurées contenant 50 % de diatomite, des briques de plâtre commercial fissurées et des briques de plâtre non fissurées sous un chauffage par lampe infrarouge, la température de surface de la source de chaleur étant maintenue à 42 ± 1 ℃, avec un apport de 15,5 g d'eau toutes les 30 minutes au faîtage. Les résultats montrent que la température sous les briques diatomite-ciment restait stable à environ 32 ℃, tandis qu'elle atteignait environ 42 ℃ sous les briques de plâtre fissurées et environ 52 ℃ sous les briques de plâtre non fissurées.
Cette méthode transforme les fissures aléatoires dues au retrait de séchage des matériaux cimentaires en un avantage fonctionnel pour le transport et la rétention d'eau, offrant une solution technique pour des matériaux de refroidissement passif à coût réduit, évolutifs, durables et à consommation énergétique nulle dans le bâtiment. L'équipe de recherche a déjà déposé un brevet pour cette technologie et travaille actuellement à étendre les tests à plus grande échelle.