Un matériau à base de cellulose rend le bois plus souple

Forcer une fine feuille de bois autour d'une courbe serrée provoque généralement la rupture de ses fibres. Une équipe italienne a toutefois mis au point une technique permettant de rendre temporairement le matériau beaucoup plus souple, autorisant des courbures prononcées avant qu'il ne durcisse dans cette nouvelle forme. Sous traitement, le bois acquiert une flexibilité proche de celle du plastique, bien que légèrement inférieure.

La méthode repose sur un mélange d'eau et de Cyrene, un solvant dérivé de la cellulose. Contrairement aux approches consistant à retirer les composants majeurs du bois ou à y ajouter des polymères synthétiques, ce traitement assouplit la matière de l'intérieur. Une fois le solvant éliminé, le bois recouvre largement sa rigidité tout en conservant la géométrie imposée.

Si cette technique peut être industrialisée, elle offrirait des avantages significatifs pour la fabrication de mobilier courbé innovant, d'objets intérieurs, de jouets et d'instruments de musique. Elle réduirait la dépendance aux usinages intensifs, aux traitements à haute température et aux adhésifs pétrochimiques.

Assouplir un matériau rigide

À l'échelle microscopique, le bois s'apparente à un composite renforcé. Des fibres de cellulose cristalline rigides assurent une grande partie de sa résistance, tandis que la lignine et l'hémicellulose forment une matrice environnante. L'eau peut ramollir certaines parties de cette matrice, mais pénètre difficilement la lignine et affecte peu la cellulose cristalline.

Le Cyrene, solvant issu de la biomasse, suscite l'intérêt comme alternative potentielle aux solvants pétroliers dangereux. Une revue publiée en 2022 dans Green Chemistry a notamment décrit ses applications allant de la synthèse organique à la chimie des matériaux.

Les chercheurs ont constaté que le Cyrene fonctionnait particulièrement bien lorsqu'il était mélangé à l'eau pour traiter le bois. Leurs mesures indiquent que ce mélange augmente le mouvement moléculaire dans la lignine et l'hémicellulose, tout en perturbant l'agencement ordonné des chaînes de cellulose. Cette modification facilite la déformation de la structure globale sans la démonter.

Résultats mécaniques et préservation structurelle

Un mélange approximatif de 50-50 produit un bois d'une flexibilité remarquable. Lors de tests de pliage, le tremble traité a atteint une déformation de 3,5 % dans le sens du fil et de 13,9 % perpendiculairement, soit des augmentations respectives de 21 % et 23 % par rapport à un bois traité uniquement avec de l'eau. Fait intrigant, le Cyrene pur a eu presque l'effet inverse : il a rendu le bois humide plus rigide et moins flexible.

Après séchage, les changements structurels disparaissent largement, mais la forme adoptée lors du traitement reste fixée. Les analyses chimiques et radiographiques n'ont révélé aucune perte détectable de lignine ni de perturbation durable de la structure de la cellulose. Les tests mécaniques n'ont pas non plus montré de détérioration globale des performances de charge.

« Notre méthode va précisément dans cette direction : elle permet de courber le bois de manière durable et avec une faible consommation d'énergie, sans compromettre ni ses propriétés mécaniques naturelles ni sa biodégradabilité », a déclaré Martina Nardi, chercheuse à l'Istituto Italiano di Tecnologia.

Une approche distincte du moulage du bois

Les scientifiques tentent depuis des années de rendre le bois plus modelable sans sacrifier ses propriétés mécaniques utiles. Une étude de 2021 publiée dans Science avait par exemple partiellement dégradé la lignine puis utilisé un « choc hydrique » rapide pour produire un bois pliable en structures tridimensionnelles. Le matériau obtenu était remarquablement résistant, mais le traitement remodelait délibérément les parois cellulaires.

La nouvelle approche vise plutôt à préserver l'architecture existante du bois et à rendre la modification temporaire. Toutefois, cette expérience portait principalement sur des feuilles fines, d'environ un à cinq millimètres d'épaisseur, et le processus en laboratoire nécessitait encore un chauffage, un échange de solvant et un séchage. À l'échelle industrielle, il faudrait utiliser du bois beaucoup plus épais.