Des chercheurs de l’Université du Maryland (UMD) ont trouvé une méthode simple et abordable pour créer des matériaux en bois naturel qui sont 23 fois plus durs que les bois typiques, selon un nouvel article publié dans la revue Matter. Ils ont testé leurs échantillons de bois durci en fabriquant un couteau en bois et plusieurs clous en bois et ont constaté que les performances des deux correspondaient ou dépassaient celles de leurs homologues en acier. Les chercheurs ont même réussi à couper un steak à point avec leur couteau en bois comme preuve de concept alléchante. Bonus : le couteau va au lave-vaisselle pour un nettoyage facile.

Pourquoi s’embêter à fabriquer des couteaux en bois quand on a des couverts en inox parfaitement bons, sans parler des ustensiles jetables en plastique ? Ces derniers sont évidemment un danger pour l’environnement, puisque les près de 40 milliards d’ustensiles en plastique utilisés chaque année sont rarement recyclés tant ils sont petits et légers. Et il faut bien 450 ans pour que les plastiques se décomposent, selon les auteurs. Quant à l’acier et aux autres matériaux durs non renouvelables, par exemple les alliages à base de nickel et de titane, ainsi que les nitrures et les diamants qui sont couramment utilisés dans une variété d’applications d’ingénierie, ils sont coûteux à fabriquer car ils nécessitent la création d’énergie extrême, -conditions intensives (chaleur et pression ultra-élevées).

La communauté scientifique des matériaux est très intéressée à proposer des alternatives moins chères et plus durables sur le plan environnemental. « Quand vous regardez autour de vous les matériaux durs que vous utilisez dans votre vie quotidienne, vous voyez que beaucoup d’entre eux sont des matériaux fabriqués par l’homme, car les matériaux naturels ne satisferont pas nécessairement ce dont nous avons besoin », a déclaré le co-auteur Teng Li, scientifique des matériaux à UMD. Lui et ses collègues pensaient que le bois pourrait remplacer le plastique, le béton et les aciers.

« La cellulose, le principal composant du bois, a un rapport résistance/densité plus élevé que la plupart des matériaux d’ingénierie, comme la céramique, les métaux et les polymères, mais notre utilisation actuelle du bois atteint à peine son plein potentiel », a déclaré Li. C’est parce que le bois n’est pas aussi solide que la cellulose pure. La cellulose ne représente qu’entre 40 et 50 pour cent du bois ; le reste est constitué d’hémicellulose et de lignine (un agent liant).

Alors Li et al. a proposé une méthode de fabrication pratique et abordable pour créer du bois durci en éliminant ses composants les plus faibles (c’est-à-dire la lignine). Ils ont d’abord coupé des blocs de tilleul brut en échantillons, puis ont trempé les échantillons dans une solution à base d’eau (mélangée avec de l’hydroxyde de sodium et du sulfite de sodium) pour remplir les pores, faisant couler les échantillons au fond du récipient. Trois lots différents d’échantillons de bois et de solution ont été bouillis à 100 degrés Celsius pendant deux, quatre et six heures, respectivement, et les échantillons ont ensuite été rincés à l’eau déminéralisée pour éliminer tout produit chimique persistant. (Les auteurs notent que la fabrication de céramiques, par exemple, nécessite de chauffer les matériaux à quelques milliers de degrés Celsius.)