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Des chercheurs créent du `` super bois '' qui pourrait rivaliser avec l'acier


Une nouvelle façon de traiter le bois pourrait transformer une matière organique apparemment «ordinaire» en une ressource extrêmement puissante. Les ingénieurs de l'Université du Maryland ont développé un procédé qui rend le bois traité 12 fois plus résistant que le bois naturel et 10 fois plus résistant. Les chercheurs pensent également que c'est comparable - sinon plus fort que - de nombreux alliages de titane, et c'est une ressource nettement moins chère.

Liangbing Hu de l'école d'ingénieurs de l'UMD a dirigé l'équipe et les recherches publiées dans l'édition la plus récente de La nature. Hu est également professeur agrégé de science et d'ingénierie des matériaux, et est également membre du Maryland Energy Innovation Institute.

"Cela pourrait être un concurrent de l'acier ou même des alliages de titane, c'est tellement solide et durable. C'est aussi comparable à la fibre de carbone, mais beaucoup moins cher", a déclaré Hu.

Mais à quel point est-ce difficile? Afin de tester le bois, l'équipe a tiré de fausses balles dessus pour voir comment il a résisté à un coup. Le projectile a traversé le bois naturel, mais le bois traité a arrêté la balle avant qu'elle ne puisse percer.

Afin de créer une telle résistance dans le matériau, les chercheurs ont comprimé les fibres en supprimant des polymères particuliers dans des bois traditionnellement plus tendres. Plutôt que de tenter de transformer radicalement la composition chimique du bois, l'équipe a cependant utilisé des méthodes relativement simples. Ils ont fait bouillir différents types de bois comme le chêne dans une solution d'hydroxyde de sodium et de sulfite de sodium pendant plus de 7 heures. Cette solution a gardé la cellulose intacte mais a donné plus d'espace à la structure poreuse du bois.

L'équipe a ensuite pris ce bois et l'a pressé à 100 degrés Celsius pendant une journée entière. La planche de bois résultante était 20 pour cent plus mince mais trois fois plus dense que la planche de départ. Avant cette étude, la plupart des autres projets testant des théories similaires n'entraînaient que des forces trois ou quatre fois plus fortes. Le bois de l'étude UMD était près de 12 fois plus résistant que le bois d'origine.

"Il est aussi résistant que l'acier, mais six fois plus léger. Il faut 10 fois plus d'énergie pour se fracturer que le bois naturel. Il peut même être plié et moulé au début du processus."

"Il est à la fois solide et résistant, ce qui est une combinaison que l'on ne trouve généralement pas dans la nature", a déclaré Teng Li, co-chef de l'équipe et professeur associé de génie mécanique Samuel P. Langley à la Clark School de l'UMD. Son équipe a mesuré les propriétés mécaniques du bois dense. "Il est aussi résistant que l'acier, mais six fois plus léger. Il peut même être plié et moulé au début du processus."

Hu a mentionné que non seulement le processus est moins coûteux que le développement de nouveaux matériaux ou même la refonte de matériaux coûteux et plus anciens, mais il a également le potentiel d'être meilleur pour l'environnement.

"Les bois tendres comme le pin ou le balsa, qui poussent rapidement et sont plus respectueux de l'environnement, pourraient remplacer les bois à croissance plus lente mais plus dense comme le teck dans les meubles ou les bâtiments", a déclaré Hu.

Le travail de l'équipe a déjà attiré l'attention nationale et internationale d'autres ingénieurs matériaux. Orlando Rojas est professeur à l'Université Aalto en Finlande. Il a qualifié le projet d '«exceptionnel» dans sa capacité à maximiser les performances mécaniques du bois lui-même.

"Une élimination trop faible ou trop importante réduit la résistance par rapport à une valeur maximale obtenue lors de l'élimination intermédiaire ou partielle de la lignine", a déclaré Rojas. "Cela révèle l'équilibre subtil entre la liaison hydrogène et l'adhérence conférée par un tel composé polyphénolique. De plus, un intérêt exceptionnel est le fait que la densification du bois conduit à la fois à une résistance et à une ténacité accrues, deux propriétés qui se compensent généralement."


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