Une équipe dirigée par Ingo Burgert de l’Empa, les laboratoires fédéraux suisses pour les essais et la recherche sur les matériaux, et l’ETH Zurich a démontré à plusieurs reprises que le bois est plus qu’un simple matériau de construction ou du bois de chauffage.

Les scientifiques recherchent des moyens d’étendre les propriétés du bois pour le rendre adapté à des applications entièrement nouvelles telles que le bois à haute résistance, hydrofuge ou magnétisable. Le dernier projet de recherche, mené par l’équipe en collaboration avec le groupe de recherche Empa dirigé par Francis Schwarze et Javier Ribera, portait sur une méthode simple et écologique de génération de tension électrique à l’aide d’un type d’éponge en bois.

Effet piézoélectrique

Si vous souhaitez générer une tension électrique avec du bois, l’effet dit piézoélectrique entre en jeu, expliquent les chercheurs. La piézoélectricité signifie que la déformation élastique des solides génère une tension électrique. Ce n’est pas nouveau, mais jusqu’à présent ce phénomène a été principalement utilisé dans le processus en utilisant des capteurs générant un signal de charge lorsqu’ils sont soumis à des contraintes mécaniques, par exemple. Cependant, ils utilisent généralement des composants tels que le titanate de zirconate de plomb (PZT) et sont donc inappropriés pour une utilisation en biomédecine car le plomb ne convient pas à une utilisation sur la peau. De plus, l’élimination écologique de ces matériaux est très difficile.

Voici une vidéo en anglais expliquant ce procédé :

Ceci est en contraste frappant avec l’effet piézoélectrique naturel du bois, qui présente des avantages évidents et dont l’impact pourrait aussi être utilisé pour la production d’énergie verte. Mais le bois doit d’abord avoir les propriétés appropriées pour cela. Sans traitement particulier, seule une tension électrique très faible est générée lorsque le bois est soumis à des contraintes mécaniques.

Du bloc à l’éponge

Pour donner au bois ces propriétés nécessaires, Jianguo Sun, doctorant dans l’équipe de Burgert, a utilisé un procédé qui forme la base de divers développements supplémentaires : la délignification. Trois substances de base composent les parois cellulaires du bois : la lignine, l’hémicellulose et la cellulose. Un arbre a principalement besoin de la lignine pour pouvoir atteindre une grande hauteur, explique Burgert. Sans la lignine comme substance stabilisante reliant les cellules et empêchant les fibrilles de cellulose de traction de se déformer, cela ne serait pas possible.

Pour transformer le bois en un matériau facile à former, il faudrait partiellement dissoudre la lignine, en la plaçant dans un mélange de peroxyde d’hydrogène et d’acide acétique. La lignine se dissout alors dans ce bain d’acide. Ce qui reste est une éponge en bois blanche faite de fines couches de cellulose, les unes sur les autres. Ceux-ci peuvent être facilement pressés ensemble et se dilater pour retrouver leur forme d’origine. L’objectif de l’équipe de Burgert avec technique était de travailler avec des méthodes relativement simples et respectueuses de l’environnement : ils ont tiré parti de la structure hiérarchique du bois sans devoir d’abord le dissoudre, comme dans la production de papier, puis reconnecter les fibres.

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