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Des couteaux en bois trois plus tranchants que ceux en acier

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Des couteaux en bois trois plus tranchants que ceux en acier

Des couteaux en bois trois plus tranchants que ceux en acier

SAVOUREUSE DÉMONSTRATION. Pour démontrer l’efficacité de ce nouveau type de couteaux, les chercheurs du département d’ingénierie mécanique de l’université du Maryland (Etats-Unis) ont réalisé une vidéo on ne peut plus « gourmande » et évocatrice : une entrecôte, bien cuite, débitée avec la plus grande facilité au moyen desdits ustensiles. Ces couteaux n’ont cependant rien d’ordinaires. Ils sont faits en bois ! Et sont trois fois plus tranchants que la plupart des couteaux de cuisine en acier inoxydable ou en céramique. Comment les scientifiques américains ont-ils réussi une telle prouesse, détaillée dans la revue Matter ? 

Un potentiel inexploité

Le bois est composé de 40 à 50% de cellulose, longues chaines moléculaires appartenant à la famille des glucides, le reste étant constitué d’un autre biopolymère – l’hémicellulose – ainsi que de lignine qui fait office de « colle ». « La cellulose, qui est le principal constituant du bois, possède un ratio résistance/ densité plus élevé que la plupart des matériaux d’ingénierie comme les céramiques, les métaux ou les polymères, mais l’utilisation actuelle du bois est loin d’atteindre encore son plein potentiel », indique le professeur Teng Li, un des auteurs de l’étude. Parce que le bois n’est pas aussi résistant que la cellulose pure.

Sous presse à 20 mégapascals

Son équipe a donc développé une technique permettant de retirer ses autres constituants. Le bois naturel et massif a subi pour cela un traitement chimique : il a été immergé dans un bain d’hydroxyde de sodium et de sulfite de sodium avant d’être chauffé à 100°C. Privée d’hémicellulose et d’une grande partie de la lignine, la structure qui en résulte est molle, flexible et spongieuse. « Dans une seconde étape, nous l’avons comprimée et chauffée afin d’accroître sa densité et retirer l’eau qu’elle contient », précise Teng Li, en exerçant une pression de 20 mégapascals pendant plusieurs heures. Lors d’une dernière étape, enfin, le matériau a été séché et chauffé à 105°C avant d’être trempé dans une huile minérale, vernis permettant de l’imperméabiliser.

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Les différentes étapes pour fabriquer le bois endurci. Crédits : Bo Chen & all / Matter

Un matériau dépourvu de défauts de structure

On obtient ainsi un « bois endurci » 23 fois plus résistant que le bois naturel. Cette propriété résulte des traitements chimiques et physiques appliqués : ils ont permis de « réduire ou retirer de manière très significative les défauts de structure présents dans le bois naturel », explique Teng Li, qui a pu le vérifier par microscopie électronique. Or ces traitements requièrent des conditions de pression et de température beaucoup moins coûteuses en énergie et en émission de gaz à effet de serre. Plus que ce qui est nécessaire pour fabriquer des couteaux en acier ou en céramique (les températures atteignent notamment plusieurs milliers de degrés). 

Des clous en bois qui ne rouillent pas

Et si le bois endurci peut être façonné, taillé et affuté pour fabriquer des couteaux particulièrement résistants, il peut servir à fabriquer aussi divers outils. Des clous en bois, par exemple. Testés en laboratoire, ils ont permis de percer trois petites planches juxtaposées sans subir le moindre dommage… et ont le bon goût de ne pas rouiller contrairement à leurs homologues métalliques ! 

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Ce clou en bois peut percer trois planches sans le moindre dommage. Crédit : Bo Chen

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