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Le bois densifié qui remplacera les métaux - Par : Hanen Hattab,

Le bois densifié qui remplacera les métaux


Hanen Hattab
Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

Bûches de bois avant densification

L’image d’en-tête provient de Pixabay.com, source. Domaine public.

La densification du bois améliore ses propriétés mécaniques et diversifie ses usages. Les différents types de ce bois transformé sont utilisés comme combustible, dans la construction d’habitations et de mobilier, etc. Or à long terme, ce matériau montre une instabilité dimensionnelle qui le rend moins intéressant pour certaines applications. Une équipe de chercheurs a réussi à fabriquer un bois densifié beaucoup plus stable.

Des chercheurs du Department of Materials Science and Engineering de la University of Maryland ont créé un procédé de densification qui permet d’obtenir un bois plus résistant et plus durable que de nombreux métaux. Il est présenté dans une étude intitulée « Processing bulk natural wood into a high-performance structural material », publiée le 8 février 2018 dans la revue scientifique Nature. Ce bois densifié est surnommé « le super bois ».

Le projet est codirigé par Teng Li, professeur en génie mécanique, et Hu Liangbing, chargé de cours et membre du Bing Research Group dont les recherches portent sur les nanomatériaux, l’énergie et l’électronique flexible. Ce projet a commencé en 2016, après six ans de recherches sur le bois.

Le « super bois », une solution peu onéreuse de matériaux structurels

Selon Li, ce bois peut être utilisé dans la construction automobile. Étant aussi résistant et plus léger que les métaux utilisés dans cette industrie, il pourrait mener à la conception de véhicules moins énergivores.

Le « super bois » est six fois plus léger que l’acier et beaucoup moins cher que la fibre de carbone. Il peut être transformé comme le bois naturel par moulage et cintrage. La fabrication de bois densifié a pour but, en outre, de remplacer des bois précieux et menacés, comme le teck, par des bois qui poussent plus vite comme le pin ou le balsa. Les procédés de densification utilisés actuellement produisent des bois ayant des densités non homogènes et qui prennent de l’expansion, lorsque exposés à l’humidité. La méthode créée par l’équipe permet d’obtenir un bois qui résiste à plusieurs facteurs de déformation et d’altération.

Étapes de transformation du bois naturel en bois densifié

La première étape consiste à enlever partiellement l’hémicellulose et la lignine. Cette dernière loge à l’intérieur et entre les cellules, et donne au bois sa couleur brune et sa rigidité. L’hémicellulose assure la liaison des fibres de cellulose. Afin de le déstructurer, le bois est bouilli dans une solution d’hydroxyde de sodium (NaOH) et de sulfite de sodium (Na2SO3) pendant sept heures. Ce traitement laisse la cellulose amylacée intacte.

Ensuite, le bois est comprimé sous une chaleur modérée, à environ 100 °C, pendant 24 heures. Cette opération compacte le bois en serrant les fibres de cellulose et en éliminant les cavités et les nœuds.

Les deux opérations ont engendré la réduction d’environ 80 % de l’épaisseur du bois. Le matériau obtenu est trois fois plus dense que le bois naturel, 11,5 fois plus résistant aux contraintes mécaniques et dix fois plus durable.

Tests et conclusions

L’équipe a effectué une panoplie de tests de propriétés mécaniques du bois qui ont démontré :

  • Une résistance à la flexion 18 fois plus élevée que celle du bois naturel (sens perpendiculaire à la croissance du bois);
  • Une résistance à la compression de 33 à 52 fois plus élevée (sens perpendiculaire à la croissance du bois).

Exposé à un taux d’humidité de 95 % pendant 128 heures, le bois n’a pris que seulement 8,4 % d’expansion.

Des tests balistiques ont permis de vérifier aussi sa résistance et sa rigidité. Les chercheurs ont tiré des balles à partir d’un pistolet utilisé pour tester la résistance aux chocs des véhicules militaires. Un panneau de trois millimètres d’épaisseur a été capable de freiner un projectile en acier de 46 grammes à environ 30 mètres par seconde. Hu a indiqué que cette vitesse est de l’ordre de celle d’une automobile avant une collision, ce qui permet de constater l’adaptabilité du matériau au domaine automobile.

 

Hanen Hattab

Profil de l'auteur(e)

Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

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