Le polystyrène expansé (ou «styromousse») est un excellent isolant. C'est pourquoi c'est un matériau populaire pour l'isolation des bâtiments - et pourquoi ces petites tasses bon marché de café de charcuterie vous brûlent encore la langue après 30 minutes. Mais son bilan environnemental laisse à désirer. Il est non biodégradable, nocif pour les animaux qui en consomment accidentellement et fabriqué à partir de substances potentiellement cancérigènes.
Des chercheurs de l'Université du Maryland ont mis au point un matériau isolant ultraléger qui pourrait s'avérer être une solution de rechange plus écologique et plus écologique. Le matériau, fabriqué à partir de minuscules fibres de bois, s'appelle nanowood. Il bloque la chaleur au moins 10 degrés de mieux que l’aérogel de polystyrène ou de silice, un isolant courant, et peut supporter une pression au moins 30 fois supérieure à celle de l’aérogel de polystyrène ou de silice avant d’être broyé.
Liangbing Hu, chercheur en matériaux dans le laboratoire des recherches postdoctorales, est le principal auteur de l'étude, publiée ce mois-ci dans la revue Science Advances .
«Au meilleur de notre connaissance, la force de notre nanowood représente la valeur la plus élevée parmi les matériaux super isolants disponibles», ont écrit les auteurs de l'étude.
Tian Li, à gauche, et Liangbing Hu détiennent des morceaux de nanowood. (Hua Xie / Université du Maryland) Hu et son équipe travaillaient sur la nanocellulose, la version nanométrique du matériau fibreux qui rend les plantes et les arbres rigides. La nanocellulose a un rapport résistance / poids impressionnant, environ huit fois supérieur à celui de l'acier.
Pour la nanowood, l’équipe a retiré la lignine, le polymère qui maintient ensemble la cellulose du bois. L'élimination de la lignine, un conducteur de chaleur, confère au produit obtenu de puissantes capacités isolantes. Le produit est également devenu blanc, ce qui signifie qu'il réfléchit la lumière.
Les chercheurs pensent que le nanowood a un potentiel énorme en tant que matériau de construction écologique. Son utilisation pourrait potentiellement «économiser des milliards» de coûts en énergie, explique Li. En plus de l’utiliser là où des isolateurs traditionnels comme le polystyrène sont utilisés, de fines bandes de nanowood peuvent être laminées et façonnées pour isoler l’intérieur des tuyaux ou d’autres espaces courbes. Et contrairement aux isolants en verre ou en laine, le nanowood n’irrite pas les poumons et ne provoque pas de réactions allergiques.
«Ce que je trouve impressionnant à propos du nanowood, comme décrit dans l'article, est que le processus de traitement développé par les auteurs leur permet de conserver les caractéristiques clés du bois, en particulier sa structure hiérarchique sur des échelles de longueur allant du nano au macro, tout en modifiant radicalement d'autres propriétés clés. particulièrement la conductivité thermique et la réflectivité optique », explique Mark Swihart, professeur de génie chimique et biologique à l’Université de Buffalo, qui étudie les nanomatériaux.
La recréation synthétique des structures hiérarchiques de matériaux naturels tels que le bois est extrêmement difficile, explique Swihart, mais le processus de l'Université du Maryland semble être plus simple et plus évolutif que la plupart des méthodes de production de matériaux nanostructurés.
Swihart pense que le nanowood pourrait un jour être un matériau utile sur le marché commercial, mais cela peut prendre un certain temps. «Dans un avenir prévisible, le matériau sera intrinsèquement plus coûteux que les solutions de remplacement déjà produites à grande échelle, telles que divers types de panneaux de mousse», explique-t-il. "Même s'il peut surpasser ces solutions, s'il remplit la même fonction de base, il sera très difficile d'entrer sur le marché."
L'équipe de l'Université du Maryland est plus optimiste quant au potentiel à court terme du nanowood. Ils disent que le matériau peut être produit assez rapidement et à peu de frais en utilisant des arbres à croissance rapide comme le balsa. L’équipe travaille actuellement sur des applications commerciales et s’attend à ce qu’un produit soit disponible dans un an environ.
