Des chercheurs suédois espèrent remplacer le verre de nos vitres grâce à un nouveau matériau naturel et renouvelable, à base de bois. © Etienne, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

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Ils ont réussi à rendre du bois… transparent ! (MAJ)

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Un temps délaissé au profit de matériaux réputés plus modernes, le bois pourrait bien opérer un véritable retour en force. Naturel, écologique, renouvelable, robuste et durable, le bois a en effet de quoi séduire. D'autant que des chercheurs sont récemment parvenus à le rendre transparent. Ce bois transparent pourrait s'avérer être un allié de taille dans la quête de l'efficacité énergétique, notamment en ce qui concerne la conception des fenêtres.

Des ingénieurs de l'université du Maryland, aux États-Unis, viennent de publier une étude dans laquelle ils démontrent que, dans le futur, nos fenêtres pourraient être faites de bois transparent. Elles nous aideraient ainsi à gagner en efficacité énergétique.

Selon les chercheurs américains, le bois transparent offrirait une meilleure isolation thermique tout en garantissant une intensité d'éclairage semblable à celle d'une fenêtre en verre. En effet, ce nouveau matériau présente la propriété de ne quasiment laisser passer que le rayonnement dans le spectre visible, bloquant les longueurs d’onde infrarouge, associées à la chaleur. Autre avantage : le bois transparent agirait comme un filtre anti-éblouissement et permettrait d'homogénéiser l'éclairage intérieur.

--------------------Article initial paru le 05/04/2016 à 13:30

Si le bois a été, un temps, un peu délaissé au profit de matériaux réputés plus modernes, il semble opérer aujourd'hui un véritable retour en force. Naturel, écologique, renouvelable, robuste et durable, le bois avait déjà de quoi séduire. Et si, grâce à des travaux menés par une équipe de chercheurs suédois, il devenait en plus transparent ? Voilà qui pourrait multiplier encore ses domaines d'application.

Le bois est un matériau aux caractéristiques remarquables : faible densité, faible conductivité thermique, grande ténacité, etc. De plus, il est plutôt bon marché - ce qui ne gâche rien par les temps qui courent - et issu de ressources renouvelables que sont les arbres de nos forêts. Ceci explique sans doute pourquoi certains cherchent à fabriquer du plastique à partir de bois ou pourquoi la Suède, un pays qui concentre à lui seul quelque 18 % des forêts européennes, a choisi d'investir dans un centre de recherche dédié au bois, le Wallenberg Wood Science Center. L'investissement pourrait d'ailleurs s'avérer payant puisqu'une équipe de ce centre vient de mettre au point une technique permettant de rendre le bois... transparent ! De quoi entrevoir toutes sortes d'applications, parmi lesquelles notamment, la fabrication de cellules solaires photovoltaïques ou, tout simplement, de vitres renouvelables.

L'idée de développer un bois optiquement transparent n'est pas tout à fait nouvelle. En effet, des études plus anciennes avaient déjà montré la possibilité de créer un papier transparent à 70 %, notamment en diminuant le diamètre des fibres de cellulose jusqu'à l'échelle nanométrique. Cependant, les échantillons mis au point n'ont jamais vraiment dépassé le stade de l'expérimentation en laboratoire. Le projet porté par les chercheurs du Wallenberg Wood Science Center, quant à lui, laisse espérer une utilisation de ce nouveau matériau à l'échelle industrielle.

Les chercheurs suédois ont obtenu un matériau transparent à 85 % en éliminant la lignine du bois. © Peter Larsson, Wallenberg Wood Science Center

Éliminer la lignine pour rendre le bois transparent

Pour arriver à leurs fins, les chercheurs ont eu l'idée d'appliquer au bois un procédé chimique visant à en éliminer la lignine, l'un de ses principaux constituants. C'est elle qui est largement responsable de l'opacité du bois. « Une fois la lignine éliminée, le bois devient magnifiquement... blanc », raconte Lars Berglund, professeur au Wallenberg Wood Science Center. Ne restait plus ensuite qu'à faire subir à ce bois quelques traitements à l'échelle nanométrique. Il a par exemple fallu ajouter un polymère transparent, le méthacrylate de méthyle (MMA), qui entre notamment dans la formulation du Plexiglas, à cette structure de base poreuse. Résultat : un matériau d'une épaisseur de 1,2 millimètre présentant une transmittance optique de l'ordre de 85 %.

Les études des chercheurs du Wallenberg Wood Science Center ont montré que la transparence diminue avec l'augmentation de l'épaisseur du bois et l'augmentation de la fraction volumique de cellulose dans la matrice. Les propriétés mécaniques du matériau composite ainsi obtenu, quant à elles, se révèlent meilleures que celles du bois ou du MMA. Ainsi, un bois transparent présentant une fraction volumique de cellulose égale à 19 % est deux fois plus résistant et rigide que le Plexiglas. L'équipe doit encore améliorer la transparence de ce nouveau matériau, explorer les possibilités offertes par différentes essences de bois et travailler à l'industrialisation du processus de production.

Toutefois, grâce à ses propriétés mécaniques structurelles et à ses nouvelles propriétés fonctionnelles de transparence, ce biocomposite nanostructuré se présente d'ores et déjà comme un excellent candidat pour des applications pratiques, notamment dans le secteur du bâtiment. Un secteur qui pourrait largement bénéficier d'un tel matériau léger, peu coûteux et susceptible de servir de base à la construction de façades semi-opaques ou encore au développement de cellules solaires transparentes.

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