Le bois est un excellent matériau pour ... tout. Tout ce que l'on peut imaginer en est fait. La seule chose qui manque, c'est la force. De nombreuses variétés de bois sont très durables, mais malheureusement pas assez résistantes pour être utilisées plus largement. Des spécialistes des États-Unis ont obtenu une augmentation des caractéristiques de résistance du bois grâce à sa transformation spéciale.
Une fois le bois traité selon la nouvelle méthode, sa résistance décuple, il devient plus durable que l'acier ou le titane. Dans le même temps, le bois reste un matériau respectueux de l'environnement, une alternative aux plastiques ou aux métaux.
"En fait, il s'agit d'une nouvelle classe de matériaux à fort potentiel", a déclaré Li Teng, spécialiste de l'Université du Maryland. Les travaux de Teng et de ses collègues ont été
publiés le 7 février dans la publication scientifique faisant autorité Nature.
Les tentatives de renforcer l'arbre, de changer d'une manière ou d'une autre ses caractéristiques ne s'arrêtent pas pendant des
décennies . Certaines méthodes réussissent, d'autres ne sont pas très bonnes. Parmi les succès, la sélection de microfibres cellulosiques vous permet de créer des matériaux suffisamment résistants aux influences extérieures.
Mais Teng et ses collègues ont décidé d'aborder le problème sous un angle différent. Les chercheurs se sont concentrés sur la modification de la structure poreuse du bois naturel. Au début, ils ont commencé à faire bouillir divers types de bois, dont le chêne, dans une solution d'hydroxyde de sodium et de sulfite de sodium pendant sept heures. Ce processus a laissé la structure cellulosique presque intacte, mais les composants entourant la cellulose ont partiellement disparu. Un de ces composants est la lignine, un polymère liant la cellulose.
Ensuite, l'équipe a placé un bloc de bois sous la presse pendant une journée, tout en le chauffant à 100 degrés Celsius. En conséquence, des planches de bois d'une épaisseur d'un cinquième des paramètres précédents ont été formées. De plus, ce matériau était trois fois plus dense que le bois naturel et 11,5 fois plus résistant. Les tentatives précédentes pour renforcer les caractéristiques de résistance ont conduit à une augmentation de ce paramètre d'un maximum de 3 à 4 fois.
Le balayage des fibres d'un nouveau matériau avec un microscope électronique a montré que le serrage détruit les tubes de cellulose, qui sont comprimés et entrelacés. "Vous obtenez des nanofibres placées le long de l'axe de croissance de l'arbre, liées ensemble", a déclaré l'un des participants à l'étude.
Afin de vérifier la résistance d'un «nouveau type de bois» aux facteurs externes, l'équipe a commencé à tirer sur des palettes à partir d'un pistolet balistique, qui est généralement utilisé pour tester la résistance des véhicules militaires. Il s'est avéré que le bois modifié peut résister à l'impact d'un projectile en acier de 46 grammes volant à une vitesse d'environ 30 mètres par seconde.
Bien sûr, cela est beaucoup plus lent que la vitesse d'une balle qui sort du canon d'une arme à feu, mais c'est quand même une réalisation solide. Cette vitesse correspond à peu près à la vitesse d'une voiture se déplaçant avant une collision avec un obstacle. Oui, les Américains pensent que leur méthode leur permet de créer des matériaux adaptés à l'industrie automobile.
Les experts estiment que l'équipe des "améliorateurs d'arbres" complique trop le processus, ce qui peut être beaucoup plus simple. Par exemple, une simple exposition à des températures élevées, à la vapeur et à la pression peut améliorer considérablement les caractéristiques de résistance du matériau. Ou vous pouvez simplement faire bouillir l'arbre pendant 7 heures dans une solution de soude caustique. Le résultat est un matériau assez solide. Une protection à 24 couches contre un tel arbre retarde la balle de 9 mm tirée d'un pistolet.
Mikaela Ider, chercheuse à l'Institut Max Planck, estime que l'effet de la pression renforce également l'arbre - bien que dans ce cas, on ne sache pas dans quelle mesure l'entrelacement des nanofibres a lieu. Néanmoins, les auteurs de l'ouvrage original sont convaincus que seule leur technique peut améliorer considérablement la résistance d'un arbre. Les collègues sont d'accord avec eux, affirmant que les travaux ont un grand potentiel et qu'à l'avenir, il serait possible de créer une technologie commerciale pour la production de matériaux de construction durables à partir de bois.