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De l’alchimie moderne rend le bois aussi fort que l’acier

Des planches de bois.

Des planches de bois.

Photo : iStock / fcafotodigital

Radio-Canada
Prenez note que cet article publié en 2018 pourrait contenir des informations qui ne sont plus à jour.

Des chercheurs ont réussi à créer du bois plus fort que l'acier ou d'autres alliages de titane. Le nouveau composé pourrait même arrêter des projectiles d'armes à feu. Ce bois ne vient pas d'une nouvelle variété d'arbres, mais plutôt de procédés chimiques développés par une équipe de chercheurs de l'Université du Maryland.

Un texte de Renaud Manuguerra-Gagné

Le bois est un matériau essentiel en construction. Toutefois, son manque de résistance, comparativement à certains métaux ou plastiques, en fait souvent un mauvais candidat pour la fabrication de plusieurs éléments clés du monde moderne, comme certains véhicules ou les gratte-ciel.

Plusieurs industries ont déjà réussi à renforcer du bois en le comprimant pour augmenter sa densité. Le procédé pourrait toutefois être amélioré, tant pour la solidité du bois que pour sa résistance à l’humidité.

Une des difficultés actuelles se trouve dans la présence de deux polymères : la lignine et l’hémicellulose. Ces derniers sont essentiels aux plantes et leur donnent leur rigidité, tant au niveau des vaisseaux qui laissent passer la sève qu’au niveau de leur paroi cellulaire. Toutefois, ils empêchent aussi les méthodes actuelles de renforcement du bois d’atteindre leur plein potentiel.

La chimie en renfort

Les chercheurs ont réussi à éliminer ces obstacles (Nouvelle fenêtre) en deux étapes simples. D’abord, ils ont fait bouillir le bois dans une solution de produits chimiques qui dissolvent les polymères.

Ce procédé est semblable à celui que l’on utilise au début de la production de la pâte à papier. Toutefois, avec cette nouvelle méthode, les composants rigides ne sont pas complètement éliminés, pour éviter de rendre le bois friable.

La deuxième étape est une autre forme de chimie. Il faut comprimer le bois pour écraser tous les espaces libérés jusqu’à ce que la poutre ait atteint un cinquième de son épaisseur initiale.

L’absence de lignine et la chaleur vont favoriser la formation de nouvelles liaisons chimiques entre les atomes. C’est ce qui permet d’obtenir un produit final trois fois plus dense que du bois normal et aussi résistant que plusieurs alliages de métaux, mais en même temps beaucoup plus léger que ces derniers.

Pour montrer à quel point ils croyaient en leur nouveau matériau, les chercheurs ont testé sa résistance face au tir de projectiles d’armes à feu.

Lors de leur expérience, un assemblage de cinq couches de ce bois, un peu comme du contreplaqué, a arrêté le projectile, tandis qu’un contreplaqué normal a été pulvérisé.

Cette vidéo mise en ligne par la revue Nature montre la résistance du bois naturel (en haut) et du nouveau matériau (en bas) soumis à un tir de projectile.

Plus important encore, le procédé réduit aussi considérablement la sensibilité du bois à l’humidité.

Vu la différence importante du prix du bois par rapport à d’autres matériaux résistants, comme la fibre de carbone, les chercheurs croient que leur méthode pourrait permettre de réduire les coûts de fabrication de véhicules ou de structures urbaines sans en diminuer la sécurité.

Ce renforcement pourrait aussi permettre d’ouvrir à l’exploitation forestière d’autres espèces d’arbres et de diminuer les pressions sur certains écosystèmes privilégiés par l’industrie.

L’équipe de chercheurs n’a pas l’intention de s’arrêter là et aimerait développer d’autres propriétés au bois, telles que la transparence ou la conduction d’électricité.

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