Dans le contexte de réchauffement climatique et de transition énergétique, la course aux matériaux de construction économes en énergie est lancée. Dans cette catégorie, des chercheurs présentent aujourd’hui un matériau qui assure un éclairage naturel confortable et une bonne isolation thermique. Ils l’ont baptisé le bois esthétique.
au sommaire
Que diriez-vous d'un matériau de construction qui laisse passer la lumièrelumière tout en vous protégeant des regards indiscrets ? D'un matériaumatériau résistant ? D'un matériau plus isolant que le verre ? Et qui en plus, serait esthétique... C'est le matériau presque parfait que des chercheurs de l’université du Maryland (États-Unis) ont mis au point pour la réalisation des plafonds, des toits ou des murs de nos futures maisons.
Ce matériau, ils l'ont développé à partir de boisbois. Plus exactement à partir de sapin de Douglas (Pseudotsuga menziesiiPseudotsuga menziesii). À l'aide de produits chimiques -- et en l'espace de seulement deux heures --, ils ont sélectivement éliminé la ligninelignine pour rendre ce bois transparent à la lumière. Mais ils ont conservé toutes les autres structures du bois.
Plus efficace que le verre
Ils ont ensuite coupé le bois dans le sens contraire du grain. De sorte que les nanostructures en forme de canaux -- dont la fonction initiale est de transporter l'eau et les nutrimentsnutriments -- se trouvent le long de la dimension la plus petite. Ainsi environ 80 % de la lumière est propagée directement à travers ces canaux, quel que soit son angle d'incidenceincidence. Le système crée en revanche une sorte de voile qui empêche 93 % de la lumière de passer en sens inverse. De quoi opacifier la constructionconstruction.
Et c'est en y injectant de l'époxyépoxy que les chercheurs ont finalement obtenu un matériau -- le « bois esthétique » comme ils l'appellent -- capable de bloquer efficacement les UVUV et plus résistant que le verre. Mais aussi deux fois et demie plus efficace pour bloquer la chaleurchaleur.
Le bois transparent sera le matériau de construction de demain
On connaissait les organismes génétiquement modifiésorganismes génétiquement modifiés. Voici maintenant venus les matériaux scientifiquement améliorés. Et plus exactement, un bois que des chercheurs ont d'abord rendu transparent, puis capable de stocker de la chaleur et enfin, de la restituer. Objectif : améliorer l'efficacité énergétique des maisons du futur.
Article de Nathalie MayerNathalie Mayer paru le 11/08/2019
En 2016, des chercheurs de l'Institut royal de technologie de Stockholm, en Suède, avaient mis au point (voir article ci-dessous) un bois transparent présentant, par rapport au verre, d'excellentes propriétés d'isolation thermique et une transmittance optique élevée. Aujourd'hui, l'équipe annonce avoir encore amélioré son matériau, le rendant capable d'absorber, de stocker et de libérer de la chaleur.
Comment ? En incorporant à leur bois, du polyéthylènepolyéthylène glycol (PEG). « Le PEG présente une forte affinité avec le bois. Et il est capable de stocker la chaleur », explique Céline Montanari. Car si le PEG prend une forme solidesolide à 20 °C, il fond vers 27 °C, -- une température qui peut être ajustée en utilisant différents types de PEG --, et ce, de manière réversibleréversible.
Le polyéthylène glycol en première ligne
Pendant une journée ensoleillée, le matériau absorbera la chaleur en passant du solide au liquideliquide. De quoi garder au frais l'intérieur de la maison. À la nuit tombée, le PEG redeviendra solide et libèrera la chaleur emmagasinée à l'intérieur de la maison. Et pour éviter les fuites de PEG liquide, les chercheurs ont pensé à l'encapsuler dans leur bois transparent.
Comme il est également capable de supporter de lourdes charges, résistant à l'humidité -- grâce à un ajout d'acrylique -- et plus écologique que d'autres matériaux de construction -- même si sa biodégradabilité doit encore être améliorée --, ce matériau pourrait trouver sa place dans les maisons du futur. Pour l'heure, les chercheurs l'imaginent intégrer des applicationsapplications de niche dans la décoration d'intérieur d'ici cinq ans.
Ils ont réussi à rendre du bois… transparent !
Article de Nathalie Mayer paru le 26/08/2016
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 spectrespectre 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 thermiqueconductivité thermique, grande ténacitéténacité, 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 arbresarbres 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 cellulosecellulose 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.
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 polymèrepolymère 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 transparencetransparence 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.
