Qu'est-ce que le bois densifié, dont la résistance est comparable à celle de l'acier, des alliages de titane et de la fibre de carbone ?

Le bois est utilisé depuis l'Antiquité pour fabriquer des meubles, des maisons, des bateaux, le fuselage des premiers avions et bien d'autres objets. Les matériaux modernes tels que l'acier, le béton et le plastique l'ont remplacé parce qu'ils sont beaucoup plus solides et plus durs. Mais aujourd'hui, les performances d'un matériau sont également jugées en fonction de son impact sur l'environnement, et le bois est le grand gagnant à cet égard. Il revient donc sur le devant de la scène et les scientifiques trouvent de nouveaux moyens d'accroître ses performances. C'est le cas pour groupe de chercheurs de l'Université du Maryland qui a permis d'obtenir un bois aux propriétés remarquables, 12 fois plus résistant et 10 fois plus dur qu'avant le traitement, comparable à l'acier, aux alliages de titane ou à la fibre de carbone.

Élimination d'une partie de la lignine et pressage du bois chauffé

Le terme "traité" n'est peut-être pas le plus approprié, car le bois n'est pas traité avec d'autres substances, mais simplement transformé d'une certaine manière. Contrairement à Accoya ou Kebonyoù le bois a été traité avec différentes résines pour augmenter sa résistance à l'extérieur, super bois - a été soumis à un traitement de délignification partielle suivi d'un pressage.

Les principaux matériaux qui composent le bois sont la cellulose, les hémicelluloses et la lignine. Ce sont eux qui créent la cellule du bois. La cellulose et les hémicelluloses forment la matrice, la lignine imprégnant cette matrice qui donne au bois sa rigidité, son poids et sa couleur. Des chercheurs de l'université du Maryland, qui ont déjà réussi à obtenir de la lignine dans le passé, sont en train de mettre au point une nouvelle méthode d'extraction de la lignine. bois transparentIls ont soumis le bois à une délignification partielle à l'aide de produits chimiques, puis l'ont pressé pendant 24 heures, au cours desquelles le bois a été chauffé en permanence à 65°C.

L'élimination partielle de la lignine a rendu le bois plus léger et spongieux. La pression qui s'en est suivie a fait s'effondrer les parois cellulaires, les fibres de cellulose se compactant et formant de nouvelles liaisons hydrogène très solides. Le pressage a également éliminé les défauts tels que les vides, les fibres tordues ou les nœuds, et les propriétés du bois sont devenues uniformes.

Il convient de noter que les chercheurs ont réussi à trouver la limite de la délignification qui permet d'obtenir des performances remarquables du matériau obtenu. Un pourcentage plus ou moins élevé de lignine enlevée conduit à des résultats très différents, le bois obtenu étant beaucoup moins performant. Tout cela est dû aux liaisons hydrogène qui se forment lorsque le pourcentage de lignine restant dans la structure du bois est optimal.

Un bois aux propriétés nouvelles, beaucoup plus résistant et plus dur

Le bois obtenu est 5 fois plus fin qu'à l'origine, mais 12 fois plus solide et 10 fois plus dur. Des clous ont été fabriqués à partir de ce matériau et martelés dans le bois en le faisant passer facilement à travers 3 plaques ou couteaux qui coupent des morceaux de bœuf épais. Le matériau a également été soumis à des tirs de projectiles semblables à des balles, qui traversaient facilement le bois normal mais ne parvenaient pas à pénétrer le bois densifié. Le test peut être vu ici.

Lorsqu'il est utilisé dans la construction, le bois est reproches que bien qu'il soit très résistant le long de la fibre, il cède lorsqu'une force est appliquée perpendiculairement à celle-ci. Dans le cas du bois densifié, il faut une force dix fois supérieure pour le faire céder. Le bois densifié est aussi solide que l'acier, mais 6 fois plus léger. Les chercheurs pensent que ce nouveau matériau pourrait être utilisé dans la fabrication de voitures et d'avions, dans la construction et pratiquement partout où l'acier est utilisé.

L'application de la méthode à l'échelle industrielle permettrait d'utiliser des espèces à croissance rapide et à très faible résistance et dureté pour obtenir un matériau très résistant, à la fois biodégradable et à faible empreinte carbone. Cela permettrait de protéger les espèces ayant de très bonnes qualités mais une croissance très lente. Associé à un reboisement permanent et à une exploitation forestière durable, ce serait un très bon moyen d'utiliser des matériaux performants sans nuire à l'environnement et à la santé des habitants de la planète.

Bien que très résiliente, l'eau reste un facteur de vulnérabilité.

Comme il n'y a pas de matériau parfait et qu'il n'y a pas de super bois a sa faiblesse, à savoir sa vulnérabilité à l'eau. Le nouveau matériau ne perd pas l'affinité reconnue du bois pour l'eau et, avec l'augmentation de l'humidité, ses propriétés physiques et mécaniques diminuent. Le bois densifié doit donc être protégé de l'eau et de l'humidité afin de bénéficier de ses propriétés uniques. L'une des méthodes pour empêcher l'eau de pénétrer est l'enduction ou l'imprégnation partielle avec des huiles. Il s'agit d'une méthode inspirée du passé, lorsque la protection des bateaux se faisait avec de l'huile ou de l'eau. goudron obtenu en chauffant le bois à haute température.

Cependant, l'affinité pour l'eau est utile pour la biodégradation du bois. Les exigences actuelles sont d'utiliser de plus en plus de produits biodégradables qui ne nuisent pas à l'environnement à long terme. Le bois est un tel matériau, mais il a besoin d'eau pour se dégrader. C'est pourquoi nous devons trouver le juste équilibre entre la résistance à l'humidité et l'affinité pour l'humidité.

Le 21e siècle semble être celui du bois

Bien que le premier bois densifié ait été obtenu il y a plus de 5 ans, les résultats de la recherche n'ont pas encore atteint le niveau industriel. Mais c'est un processus qui demande du temps et des investissements, et le groupe de chercheurs a déjà pris des contacts. Il atteindra très certainement ce niveau car le 21ème siècle semble être le siècle du bois. L'émergence de produits nouveaux et industrialisés qui font que le secteur de la construction l'utilise de plus en plus montre la volonté de faire du bois un matériau plus performant. Et le super bois est l'un de ces matériaux.

Toutefois, pour continuer à profiter du bois et de ses qualités particulières, nous avons besoin d'une exploitation forestière durable, d'un reboisement permanent et de solutions pour utiliser des espèces considérées comme inférieures mais dont la croissance est beaucoup plus rapide.