Les couteaux les plus tranchants disponibles sont en acier ou en céramique. Ce sont deux matériaux qui doivent être forgés dans des fours à des températures extrêmes. Aujourd'hui, les chercheurs ont développé un moyen potentiellement plus durable de fabriquer des couteaux tranchants : l'utilisation de bois durci. La méthode, présentée le 20 octobre dans la revue scientifique Matter, rend le bois 23 fois plus dur et un couteau en bois presque trois fois plus tranchant qu'un couteau de table en acier inoxydable.
"Le couteau coupe facilement un steak mi-saignant, avec des performances similaires à celles d'un couteau de table", dit-il. Teng Li, auteur principal de l'étude et scientifique des matériaux à l'Université du Maryland. Par la suite, le couteau en bois durci peut être lavé et réutilisé, ce qui en fait une alternative prometteuse aux couteaux jetables en acier, en céramique et en plastique. Tu n'y crois pas ? Regardez vous même.
Li et son équipe ont également démontré que leur matériau pouvait également être utilisé pour produire des clous en bois aussi tranchants que des clous en acier et résistants à la rouille. Un couteau, un clou… très bien. Êtes-vous en train de dire que tôt ou tard, ils ne pourront même pas retirer un parquet qui ne soit pas abîmé ou rayé ? J'espère beaucoup.
Pourquoi n'y ont-ils pas pensé avant ?
Nous travaillons le bois depuis des siècles : comment se fait-il qu'on n'en soit arrivé à cette méthode que maintenant ? Eh bien, tout d’abord, nous travaillons le bois par compression et à la vapeur depuis des siècles, et nous n’avons pas déployé beaucoup d’efforts pour essayer différentes approches. Ce n'est que récemment que nous avons redécouvert les qualités exceptionnelles de ce matériau, qui, combinées à notre nouvelle capacité de conception, permettent d'obtenir des résultats extraordinaires. Comme, disons, un bois transparent, ou un autre bois plus fort que le béton.
« La cellulose, le principal composant du bois, a un rapport résistance/densité plus élevé que la plupart des matériaux techniques, tels que la céramique, les métaux et les polymères, mais notre utilisation actuelle du bois atteint à peine son plein potentiel », explique Teng Li. On met apparemment trop peu de cellulose dans le bois : même le bois utilisé dans la construction n'en contient que 40 à 50 % : le reste est de la lignine, qui fait office de liant.
De ce point de vue, la création de ce couteau n’est qu’un entraînement. Il a aidé les chercheurs à trouver des moyens de travailler le bois en éliminant ses composants « les plus faibles » sans affecter la structure cellulosique.
Un couteau pour comprendre (en deux étapes)
« Dans un premier temps, nous éliminons partiellement la lignine. Généralement, le bois est très rigide, mais une fois la lignine éliminée, il devient mou, flexible et un peu mou. Dans un deuxième temps, nous effectuons une presse à chaud. Nous appliquons une pression et de la chaleur sur le bois traité chimiquement pour le densifier et éliminer l’eau.
Une fois le matériau usiné et sculpté dans la forme souhaitée, il est enduit d'huile minérale pour prolonger sa durée de vie. La cellulose a tendance à absorber l'eau, ce revêtement préserve donc le tranchant du couteau pendant son utilisation et même lorsqu'il est lavé à l'évier ou au lave-vaisselle.
Mais à quel point est-il fort ?
En utilisant la microscopie à haute résolution, Li et son équipe ont examiné la microstructure du couteau en bois durci pour déterminer l'origine de sa résistance. "La résistance d'un morceau de matériau est très sensible à la taille et à la densité des défauts, tels que les vides, les canaux ou les piqûres", explique Li. « Le processus en deux étapes que nous utilisons réduit considérablement les défauts du bois naturel, en effaçant les imperfections et les canaux (qui servent à transporter l'eau ou d'autres nutriments dans l'arbre, ndlr) ».
Deux facteurs parmi tous sont définitivement en faveur. Premièrement : la possibilité de les réutiliser et de les affûter plusieurs fois. Deuxièmement, il ne faut que 100° Celsius pour traiter ce bois (dans un bain chimique réutilisable). Pour faire une comparaison, faire de la céramique prend des milliers de degrés Celsius.
Ce processus de durcissement du bois a le potentiel d'être plus économe en énergie et d'avoir un impact environnemental plus faible que la production d'autres matériaux artificiels, bien que des analyses plus approfondies soient nécessaires pour en être sûr.
