Il est 9 fois plus résistant que le conventionnel grâce à cette méthode innovante

L'homme préhistorique avait deux options pour se réfugier des intempéries et la menace de la faune: prendre réfugice dans les grottes, les grottes et autres accidents naturels ou construire un refuge avec ce qu'il avait le plus à la main. Il a rapidement découvert Les avantages offerts par Wood comme solution structurellequelque chose qui, selon les dernières investigations archéologiques, a commencé il y a 500 000 ans. Au cours des 200 dernières années, des matériaux tels que l'acier ou le béton ont déplacé l'utilisation du bois dans la construction, mais les nouveaux développements technologiques permettent même de soulever toutes sortes de gratte-ciel et de bâtiments de logement, également en Espagne.

Ces dernières avancées sont basées sur le bois contraire ou CLT, capable de rivaliser avec les propriétés des meilleurs matériaux utilisés dans le secteur et beaucoup plus durables. Cependant, il existe d'autres approches qui cherchent à augmenter la résistance et la dureté du bois naturel à travers des processus chimiques. Le plus récent vient d'une équipe de l'Université de Nanjing (Chine), qui a obtenu un bois “super résistant mais léger”, avec un “grand potentiel d'application comme matériau d'ingénierie durable Remplacement des matériaux structurels traditionnels tels que les métaux et les alliages“

L'étude, Présenté dans la revue scientifique Journal of Bioresorces and Bioproductdécrire comment les chercheurs ont conçu et appliqué une stratégie d'auto-contrôleur innovante, un changement microstructural qui amélioré ses propriétés pour le rendre si ou plus résistant que l'acier. Et ils l'ont atteint sans recourir à un pressage chaud, une technique précédemment utilisée avec le même objectif et cela implique une consommation d'énergie élevée.

Bois auto-contrôlé

Le bois qui est extrait tous les jours des forêts pour tous les types d'utilisations, de la fabrication de papier aux meubles ou des composants pour la construction, est un matériau naturel conçu par la nature pour être fort, flexible et résistant. Son composant principal est Cellulose, qui donne un regroupement de résistance structurelle en fibres longues. L'autre élément clé est la lignine, qui donne une rigidité et la rend résistante à la compression, en plus de la protéger contre les agents externes tels que l'eau ou différents micro-organismes.

Le mélange des trois éléments forme les murs de de longs tubes creux qui fonctionnent longitudinalement à l'intérieur du bois. Ce vide intérieur des fibres est connu sous le nom de lumière, et c'est ce qui limite la résistance du bois. Pour améliorer leurs propriétés, les chercheurs ont eu recours à une méthode innovante qui leur a permis d'obtenir ce qu'ils appellent comme “Supermadera”.

Cette technique pour libérer et réorganiser les fibres de bois Commencez à bouillir le bloc de bois naturel poreux dans un mélange de sulfite de sodium et d'hydroxyde de sodium (ce que nous connaissons sous le nom de Javel), un processus qui élimine une partie de la lignine. Ensuite, le bois subit “un processus gonflé LICL / DMAC”, se plongeant dans un mélange chauffé de sels de chlorure de lithium et de diméthylacétamide, un solvant organique souvent utilisé par l'industrie pharmaceutique.

Le résultat est que la cellulose et ce qui reste de lignine dans le bloc gonfle se déplaçant vers l'intérieur, remplissant ces vides de la lumière. Pour obtenir des résultats optimaux, le bois a été lavé à l'eau distillée et laissé sécher à température ambiante pendant 10 heures. Dans cette phase, appel de l'auto-témoignage, le matériau s'est contracté uniformément réduire son volume à 79% et augmenter leur densité jusqu'à trois fois. La chose curieuse est de savoir comment le bloc a maintenu sa longueur d'origine, en raison de l'orientation des fibres.

Strong, résistant et flexible

Pour vérifier en laboratoire comment ces changements dans la structure du bois avaient affecté leur composition, les ingénieurs ont utilisé un microscope à balayage électronique (SEM), ce qui leur a permis d'observer les processus de gonflement et de compactage. Après, Les blocs résultants ont subi une série de tests pour démontrer ses propriétés mécaniques.

Selon les tests, le bois auto-contrôlé a obtenu des résultats extraordinaires. Par exemple, Sa résistance de traction est environ neuf fois supérieure à celle du bois d'origineatteignant 496,1 MPa. Il a également montré une excellente combinaison de résistance et de ténacité, résolvant une limitation commune dans les matériaux conventionnels et même le bois comprimé.

Quant à la résistance à la compression, c'est le double de celui du bois naturel, tandis que Sa résistance à la flexion dans le sens de la croissance est cinq fois plus élevéemaintenant un comportement uniforme sous charge, contrairement à d'autres bois densifiés. Cela le rend approprié pour des environnements mécaniques complexes, soit dans les infrastructures telles que les ponts, soit dans les faisceaux de support.

Ces améliorations sont dues à sa microstructure alignée et extrêmement dense. Pendant le processus d'auto-contrôle, les fibres de nanocellulose ont été réorganisées en formant longitudinalement un grand nombre de liaisons hydrogène, qui augmentation de la cohésion interne. De plus, la structure cellulaire a changé tubulaire à une configuration compacte, réduisant les défauts et améliorant sa résistance.

Il a également été constaté que cette méthode fonctionne dans différents types de bois, atteignant Jusqu'à 14 fois plus de résistance dans le bois de radeautout sans pressé chaud. Pour démontrer la polyvalence du matériel, les chercheurs ont même fabriqué un clou en bois, qui a dépassé l'acier dans différents tests de chargement.

Bien qu'il y ait encore des défis à surmonter dans les prochaines étapes de l'enquête, comme l'escalade des processus jusqu'à ce qu'ils les rendent compatibles avec une production en série, Les applications potentielles de cette nouvelle méthode sont énormesen particulier dans le secteur de la construction et dans des environnements mécaniques complexes.