Le bois peut sembler plus à l'aise dans les cabanes en rondins que dans l'architecture moderne, mais un type de bois spécialement traité pourrait être le matériau de construction à la mode de demain. Aujourd'hui, les scientifiques rapportent un nouveau type de bois transparent qui non seulement transmet la lumière, mais aussi absorbe et libère de la chaleur, potentiellement des économies sur les coûts énergétiques. Le matériau peut supporter de lourdes charges et est biodégradable, ouvrant la porte à son utilisation éventuelle dans des maisons et d'autres bâtiments respectueux de l'environnement.

Les chercheurs présenteront leurs résultats aujourd'hui lors de la réunion et exposition nationale du printemps 2019 de l'American Chemical Society (ACS).

"De retour en 2016, nous avons montré que le bois transparent a d'excellentes propriétés d'isolation thermique par rapport au verre, combiné à une transmittance optique élevée, " dit Céline Montanari, un doctorat étudiant qui présente la recherche à la réunion. "Dans ce travail, nous avons essayé de réduire encore plus la consommation énergétique du bâtiment en incorporant un matériau capable d'absorber, emmagasiner et libérer de la chaleur."

À mesure que le développement économique progresse dans le monde, la consommation d'énergie a grimpé en flèche. Une grande partie de cette énergie est utilisée pour éclairer, chauffer et climatiser les maisons, bureaux et autres bâtiments. Les fenêtres en verre peuvent transmettre la lumière, aider à éclairer et chauffer les maisons, mais ils ne stockent pas d'énergie à utiliser lorsque le soleil se couche.

Il y a trois ans, enquêteur principal Lars Berglund, Doctorat., et collègues du KTH Royal Institute of Technology à Stockholm, Suède, signalé un bois optiquement transparent dans le journal ACS Biomacromolécules . Les chercheurs ont fabriqué le matériau en retirant un composant absorbant la lumière appelé lignine des parois cellulaires du bois de balsa. Pour réduire la diffusion de la lumière, ils ont incorporé de l'acrylique dans l'échafaudage en bois poreux. L'équipe pouvait voir à travers le matériel, pourtant, il était suffisamment brumeux pour assurer l'intimité s'il était utilisé comme matériau de construction majeur. Le bois transparent avait également des propriétés mécaniques favorables, lui permettant de supporter de lourdes charges.

Fort de ce travail, Montanari et Berglund ont ajouté un polymère appelé polyéthylène glycol (PEG) au bois délignifié. « Nous avons choisi le PEG pour sa capacité à stocker la chaleur, mais aussi en raison de sa grande affinité pour le bois, " dit Montanari. " A Stockholm, il y a un très vieux navire appelé Vasa , et les scientifiques ont utilisé du PEG pour stabiliser le bois. Nous savions donc que le PEG pouvait pénétrer très profondément dans les cellules du bois."

Connu sous le nom de "matériau à changement de phase, " Le PEG est un solide qui fond à une température de 80 F, stocker de l'énergie dans le processus. La température de fusion peut être ajustée en utilisant différents types de PEG. « Par une journée ensoleillée, le matériau absorbera la chaleur avant d'atteindre l'espace intérieur, et l'intérieur sera plus frais que l'extérieur, " explique Montanari. " Et la nuit, c'est l'inverse qui se produit :le PEG devient solide et libère de la chaleur à l'intérieur afin que vous puissiez maintenir une température constante dans la maison."

L'équipe a encapsulé du PEG dans l'échafaudage en bois délignifié, ce qui a empêché la fuite du polymère pendant les transitions de phase. Ils ont également incorporé de l'acrylique dans le matériau pour le protéger de l'humidité. Comme leur version précédente, le bois modifié était transparent, bien que légèrement brumeux, et fort, mais avait l'avantage supplémentaire de stocker la chaleur.

Les chercheurs soulignent que le bois transparent a le potentiel d'être plus respectueux de l'environnement que d'autres matériaux de construction tels que le plastique, béton et verre. En plus de ses capacités de stockage thermique, le bois transparent pourrait être plus facile à éliminer une fois qu'il a atteint son objectif. « Le PEG et le bois sont à la fois biosourcés et biodégradables, " note Berglund. " La seule partie qui n'est pas biodégradable est l'acrylique, mais cela pourrait être remplacé par un autre polymère biosourcé."

Maintenant, l'accent est mis sur la mise à l'échelle du processus de production pour qu'il soit industriellement réalisable. Les chercheurs estiment que le bois transparent pourrait être disponible pour des applications de niche en design d'intérieur en aussi peu que cinq ans. Ils essaient également d'augmenter la capacité de stockage du matériau pour le rendre encore plus économe en énergie.