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Le nouveau bois superbe bat les métaux en puissance

En faisant tremper le bois dans un mélange de produits chimiques, puis en le comprimant et en le chauffant, les chercheurs ont créé un matériau plus résistant que l'acier, écrit Sid Perkins pour Scientific American .

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Les scientifiques spécialistes des matériaux travaillent depuis des décennies - presser le bois, le refroidir et le faire passer à travers des rouleaux, le traiter avec de l'ammoniac ou de la vapeur - au nom de la création d'un matériau solide et résistant fabriqué à partir d'une ressource relativement renouvelable. Le nouveau bois est trois fois plus dense que le bois naturel et 12 fois plus résistant, rapportent les chercheurs dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature .

«Les bois mous comme le pin ou le balsa, qui poussent vite et sont plus écologiques, pourraient remplacer les bois plus lents mais plus denses comme le teck, dans les meubles ou les bâtiments», déclare Liangbing Hu, scientifique en matériaux à l'université du Maryland, College Park et l'un des auteurs de l'étude, selon un communiqué de presse.

D'autres méthodes de "densification" du bois produisent un matériau qui tend à retrouver sa taille et sa forme d'origine lorsque l'humidité frappe, indique Perkins. La nouvelle approche améliore la résistance du bois au bois en créant un résultat final plus uniformément dense.

"Ce type de bois pourrait être utilisé dans les voitures, les avions, les bâtiments - toute application utilisant de l'acier", a déclaré Hu à David Grossman, reportage pour Popular Mechanics . Les gratte-ciel du futur pourraient même être construits en bois.

Le processus commence par tremper le bois dans un bain d'hydroxyde de sodium et de sulfate de sodium. Ces deux produits chimiques travaillent ensemble pour éliminer partiellement la lignine et l'hémicellulose, deux polymères qui rigidifient les parois cellulaires des plantes. De manière critique, les produits chimiques laissent une grande partie de la cellulose, un troisième polymère, intacte. Les parois des cellules en bois deviennent moins rigides et plus poreuses. Ensuite, le chercheur a pressé le bois tout en le chauffant à environ 100 degrés Celsius. Le bois a de nombreux canaux naturels appelés lumina qui vont dans le sens de la croissance. Ces canaux et ces parois cellulaires s’effondrent pendant la phase de compression et de compression du processus de recherche. De nouvelles liaisons hydrogène se forment entre les molécules de cellulose, renforçant ainsi la résistance du matériau.

Le résultat final, comme on le voit au microscope, sont des couches de bois étroitement liées, rapportent les chercheurs dans leur article. Le matériau final représente environ un cinquième de l'épaisseur de sa taille d'origine, mais trois fois sa densité.

Les chercheurs ont ensuite soumis leur bois densifié à une batterie de tests afin de mesurer ses propriétés mécaniques. Ils ont testé sa capacité à supporter une charge. Ils ont testé sa rigidité, sa résistance à la traction (sa résistance aux forces de traction) et sa flexion. Dans l’ensemble, le résultat fut un morceau de bois rugueux. Lors d'un test d'humidité, le bois n'a gonflé que d'environ 8, 4%, tout en restant résistant.

Ils ont également tiré un projectile en acier sur le bois avec un pistolet à air balistique. Cinq couches de matériau ont arrêté ensemble une limace se déplaçant à la vitesse d'une voiture avant une collision, rapporte Mark Zastrow pour Nature .

Les résultats ont été impressionnants, mais pas suffisants pour convaincre certains experts. Zastrow a parlé à Fred Kamke de l’Oregon State University, qui n’a pas participé à la nouvelle recherche. Kamke a souligné que 24 couches de bois de peuplier densifié pouvaient arrêter une balle rapide de 9 mm tirant à 25 pieds sans nécessiter de traitement chimique. «Ces autres méthodes sont probablement beaucoup moins chères qu'une ébullition de sept heures dans une solution caustique», dit-il.

Mais Hu et ses collègues vont de l'avant avec leur "super bois", rapporte Stu Borman pour Chemical & Engineering News . Inventwood, une spin-off, espère commercialiser cette technologie et envisager l'avenir des véhicules, avions, conteneurs d'expédition, revêtements de sol, blindages et plus encore, construite avec du bois bouilli, traité et compressé plus résistant que l'acier.

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