Pouvez-vous imaginer un smartphone avec un écran tactile en bois? Ou une maison avec des fenêtres en bois? Probablement pas – à moins que vous n'ayez entendu parler de bois transparent. Fabriqué en modifiant la structure naturelle de Wood, ce matériau a été proposé comme une alternative en plastique solide et respectueuse de l'environnement. Mais la biodégradabilité de Wood est souvent sacrifiée dans le processus. Les chercheurs espèrent changer cela en créant des bois transparents à partir de matériaux presque entièrement naturels et en les rendant électriquement conducteurs.
Les chercheurs présentent leurs résultats lors de la réunion de printemps de l'American Chemical Society (ACS), qui s'est tenue du 23 au 27 mars.
« À l'époque moderne, le plastique est partout, y compris nos appareils que nous transportons. Et c'est un problème lorsque nous atteignons la fin de la vie de cet appareil. Ce n'est pas biodégradable », explique Bharat Baruah, professeur de chimie à la Kennesaw State University et le présentateur de cette recherche. « Alors, j'ai demandé, que se passe-t-il si nous pouvons créer quelque chose de naturel et de biodégradable à la place? »
Baruah s'est intéressé à Transparent Woods grâce à ses activités hors travail – à savoir son passe-temps de travail du bois. Mais il a réalisé que les bois transparents rapportés par d'autres scientifiques utilisaient des matériaux tels que des époxys, une forme de plastique, pour la résistance. Pour trouver des matériaux naturels qui garderaient du bois robuste et stable au fil du temps, il s'est de nouveau tourné vers ses expériences personnelles.
Ayant grandi dans l'État de l'Assam dans le nord-est de l'Inde, Baruah a rencontré des bâtiments qui se tenaient depuis des siècles – longtemps avant que la version moderne du ciment ne soit inventée. Au lieu de cela, les maçons anciens ont créé du ciment en mélangeant du sable avec du riz collant et des blancs d'œufs.
Baruah a émis l'hypothèse que ces mêmes matériaux pourraient être parfaits pour incorporer la force et la stabilité dans ses bois transparents.
Le bois a trois composants: la cellulose, l'hémicellulose et la lignine. Pour le rendre transparent, la lignine et l'hémicellulose sont supprimées, laissant derrière lui un réseau poreux de cellulose en papier. Ensuite, un matériau incolore remplit ces pores, restaurant également une certaine rigidité.
Rejoint par Ridham Raval, étudiant de premier cycle à l'université, Baruah a transformé des morceaux de bois de balsa en bois naturels et semi-transparents en retirant la lignine et l'hémicellulose en utilisant une chambre à vacuum et des produits chimiques, notamment du sulfite de sodium (un agent délirant), de l'hydroxyde d'hydroxyde de sodium (une version de Lye) et dual dilué.
Ensuite, les pores ont été remplis en les trempant dans un mélange d'extrait de blanc d'oeuf et de riz, ainsi qu'un agent de durcissement appelé diéthylènetriamine pour garder le matériau transparent. Les chercheurs disent que ces réactifs, lorsqu'ils sont utilisés en petites quantités, comme dans cette expérience, ne menacent que peu pour l'environnement.
En fin de compte, l'équipe s'est retrouvée avec des tranches de bois semi-transparentes durables et flexibles.
L'équipe a ensuite étudié certaines applications potentielles pour leurs bois d'ingénierie, y compris en remplacement des fenêtres en verre. Encore une fois, Baruah a exploité ses compétences en menuisier et a rénové un oiseau dans une petite maison isolée à une fenêtre.
Pour tester l'efficacité énergétique de la demeure modernisée, il a placé le noisette sous une lampe chauffante et a placé une jauge de température à l'intérieur. La température à l'intérieur de la maison était comprise entre 9 et 11 degrés Fahrenheit (5 à 6 degrés Celsius) plus froide lorsque du bois transparent était utilisé que lorsque le verre était, suggérant que ce nouveau matériau pourrait servir d'alternative économe en énergie au verre dans les fenêtres.
Pour étendre davantage les applications potentielles du bois transparent, l'équipe a également incorporé des nanofils d'argent dans certains échantillons. Cet ajout a permis au bois de conduire de l'électricité, ce qui pourrait être utile pour les capteurs portables ou les revêtements pour les cellules solaires. Les nanofils d'argent ne sont pas biodégradables, mais l'équipe espère mener d'autres expériences en utilisant d'autres matériaux conducteurs comme le graphène pour maintenir leurs bois transparents entièrement naturels.
Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour stimuler la transparence des bois, Baruah est heureuse que cette étape initiale ait utilisé des matériaux naturels et peu coûteux. « Je veux envoyer un message à mes étudiants de premier cycle que vous pouvez faire des recherches intéressantes sans dépenser des milliers de dollars », conclut-il.
