Des scientifiques explorent la fabrication du bois transparent, un matériau innovant aux applications variées telles que les écrans de smartphones et les fenêtres isolées. L'idée a émergé il y a trente ans lorsque le botaniste allemand Siegfried Fink a réussi à créer du bois transparent en éliminant les pigments des cellules végétales. Depuis lors, des chercheurs du monde entier, tels que Lars Berglund en Suède et ceux de l'université du Maryland, ont perfectionné cette technique, ouvrant la voie à des applications révolutionnaires.Depuis des milliers d'années, le bois naturel est utilisé comme matériau de construction, combustible et mobilier en raison de sa polyvalence, de sa capacité de renouvellement et de son attrait esthétique. Toutefois, de nouvelles possibilités s'offrent au bois, car les chercheurs ont mis au point des moyens d'ajuster les propriétés optiques, thermiques, mécaniques et de transport ionique du matériau en modifiant chimiquement et physiquement la structure naturellement poreuse et la composition chimique du bois. Ces modifications peuvent être utilisées pour produire des matériaux durables et fonctionnels destinés à diverses applications émergentes telles que l'automobile, la construction, le stockage de l'énergie et la dépollution de l'environnement.
Le bois transparent est créé en modifiant ou éliminant la lignine, la colle naturelle du bois, et en remplissant les cellules avec des substances comme la résine époxy. Ce matériau mince mais robuste offre une résistance trois fois supérieure aux plastiques transparents et dix fois supérieure au verre. Des entreprises explorent déjà son utilisation dans la fabrication d'écrans et d'autres produits, tandis que des chercheurs explorent des modifications pour améliorer ses propriétés d'isolation thermique.
Les fenêtres en bois transparent pourraient offrir une meilleure régulation thermique que le verre traditionnel, bien que la vision à travers elles soit légèrement floue. Des chercheurs expérimentent également des modifications pour permettre au bois transparent de stocker et libérer de la chaleur, ou même de changer de teinte électriquement. Malgré des progrès significatifs, des défis subsistent, notamment la recherche de méthodes de production plus durables, mais les scientifiques sont optimistes quant au potentiel du bois transparent en tant que matériau durable et innovant.
Aujourd'hui, après des années d'expérimentation, les recherches de ces groupes commencent à porter leurs fruits. Le bois transparent pourrait bientôt être utilisé pour fabriquer des écrans super résistants pour les smartphones, des luminaires doux et lumineux, et même des éléments structurels, tels que des fenêtres à couleur changeante. « Je crois vraiment que ce matériau a un avenir prometteur, déclare Qiliang Fu, nanotechnologue spécialiste du bois à l'université forestière de Nanjing, en Chine, qui a travaillé dans le laboratoire de Berglund lorsqu'il était étudiant de troisième cycle.
Le bois est constitué d'innombrables petits canaux verticaux, comme un paquet serré de pailles liées par de la colle. Ces cellules en forme de tube transportent l'eau et les nutriments à travers l'arbre, et lorsque l'arbre est récolté et que l'humidité s'évapore, il reste des poches d'air. Pour créer du bois transparent, les scientifiques doivent d'abord modifier ou éliminer la colle, appelée lignine, qui maintient les faisceaux de cellules ensemble et donne aux troncs et aux branches la plupart de leurs teintes brunes. Après avoir blanchi la couleur de la lignine ou l'avoir éliminée d'une autre manière, il reste un squelette de cellules creuses d'un blanc laiteux.
Ce squelette reste opaque, car les parois cellulaires courbent la lumière dans une mesure différente de celle de l'air contenu dans les poches cellulaires - une valeur appelée indice de réfraction. En remplissant les poches d'air d'une substance telle que la résine époxy, qui courbe la lumière à un degré similaire à celui des parois cellulaires, on rend le bois transparent.
Dans leurs études initiales de 2016, Hu et Berglund ont tous deux constaté que les feuilles millimétriques des squelettes de bois remplis de résine laissaient passer 80 à 90 % de la lumière. À mesure que l'épaisseur se rapproche du centimètre, la transmission de la lumière diminue : Le groupe de Berglund a constaté que le bois de 3,7 millimètres d'épaisseur, soit à peu près deux centimes d'euro, ne transmettait que 40 % de la lumière.
Le profil mince et la résistance du matériau signifient qu'il pourrait constituer une excellente alternative aux produits fabriqués à partir de morceaux de plastique ou de verre minces et faciles à briser, tels que les écrans d'affichage. La société française Woodoo, par exemple, utilise un processus similaire d'élimination de la lignine pour ses écrans en bois, mais laisse un peu de lignine pour créer une esthétique de couleur différente. L'entreprise adapte ses écrans numériques recyclables et tactiles à des produits tels que les tableaux de bord des voitures et les panneaux publicitaires.
Mais la plupart des recherches se sont concentrées sur le bois transparent en tant qu'élément architectural, les fenêtres constituant une utilisation particulièrement prometteuse, explique Prodyut Dhar, ingénieur biochimiste à l'Institut indien de technologie de Varanasi. Le bois transparent est un bien meilleur isolant que le verre, il pourrait donc aider les bâtiments à conserver la chaleur ou à l'évacuer. Hu et ses collègues ont également utilisé de l'alcool polyvinylique, ou PVA - un polymère utilisé dans la colle et les emballages alimentaires - pour infiltrer les squelettes de bois, ce qui a permis de fabriquer du bois transparent qui conduit la chaleur à un taux cinq fois inférieur à celui du verre, a rapporté l'équipe en 2019 dans Advanced Functional Materials (matériaux fonctionnels avancés).
Nouvelles Frontières dans la Technologie des Écrans de Smartphones
L'exploration du bois transparent par les scientifiques représente une avancée fascinante dans le domaine des matériaux innovants. L'idée originale de Siegfried Fink et les développements ultérieurs de chercheurs tels que Lars Berglund ou ceux de l'université du Maryland ouvrent la voie à des applications potentiellement révolutionnaires, allant des écrans de smartphones aux fenêtres isolées.
La modification de la lignine pour créer du bois transparent, avec l'ajout de substances comme la résine époxy, semble prometteuse. La résistance accrue de ce matériau par rapport aux plastiques transparents et au verre suggère des applications pratiques, en particulier dans la fabrication d'écrans et d'autres produits nécessitant une solidité accrue.
L'idée d'utiliser le bois transparent pour des fenêtres, offrant une meilleure régulation thermique que le verre traditionnel, est intrigante. Cependant, la vision légèrement floue à travers ces fenêtres pourrait être un inconvénient, bien que cela puisse être compensé par la possibilité d'exploiter la diffusion de la lumière pour une ambiance douce et diffuse.
Les expérimentations visant à rendre le bois transparent capable de stocker et libérer de la chaleur, voire de changer de teinte électriquement, ouvrent des perspectives encore plus vastes. Cependant, il est crucial de résoudre les défis persistants, notamment la recherche de méthodes de production plus durables. Bien que des progrès aient été réalisés en remplaçant les résines dérivées du pétrole par des alternatives biosourcées, l'impact environnemental global du bois transparent reste un aspect à surveiller.
Nonobstant le fait que le bois transparent offre des avantages considérables en termes de résistance et d'applications potentielles, l'optimisme des scientifiques doit être tempéré par la nécessité de surmonter les défis restants. L'aspect durable de la production et la compétitivité avec d'autres matériaux existants demeurent des points critiques à aborder avant que le bois transparent ne puisse être largement adopté sur les marchés grand public.
Sources : Transparent Wood – A New Approach in the Functional Study of Wood Structure, Lars Berglund and colleagues at KTH and Georgia Institute of Technology found
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Quels sont selon vous, les avantages spécifiques du bois transparent par rapport aux matériaux traditionnels actuellement utilisés dans la fabrication d'écrans de smartphones et de fenêtres isolées ? Quels peuvent être les défis potentiels liés à l'utilisation du bois transparent dans la fabrication d'écrans de smartphones, en termes de durabilité et de résistance aux rayures et aux chocs ? Quelles seraient les implications écologiques de cette innovation en termes de durabilité des ressources forestières et de processus de production respectueux de l'environnement ? À votre avis, comment le coût de production du bois transparent se compare-t-il à celui des matériaux actuellement utilisés dans l'industrie des smartphones et des fenêtres isolées ? À votre avis, comment le coût de production du bois transparent se compare-t-il à celui des matériaux actuellement utilisés dans l'industrie des smartphones et des fenêtres isolées ?Voir aussi :
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