Avis de soutenance de thèse de Vahideh Akbari – Doctorat en génie du bois et des matériaux biosourcés – Lundi 10 mars 2025 à 9h!
Vous êtes cordialement invité.e.s à assister à la soutenance de thèse de Vahideh Akbari, doctorante en génie du bois et des matériaux biosourcés, qui aura lieu le lundi 10 mars 2025 à 13 h à la salle Gilbert-Tardif (GHK-2320-2330) du pavillon Gene-H.-Kruger.
Lien de connexion pour ceux et celles qui souhaitent y assister en ligne : https://ulaval.zoom.us/j/62709061766?pwd=r6OWVGWGNUq5LobEy9ogRK2GARbZbv.1
Membres du jury
- Présidente : Marie-Hélène Vandersmissen – Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, Université Laval
- Directrice de recherche : Véronic Landry – Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, Université Laval
- Codirectrice de recherche : Stéphanie Sabrina Vanslambrouck – EMCO-Inortech ULC
- Examinateur UL : Pierre Blanchet – Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, Université Laval
- Examinateur UL : Jean-François Morin – Faculté des sciences et de génie, Université Laval
- Examinateur externe : Reza Foruzanmehr – Faculté de génie, Université d’Ottawa
Titre de la thèse : Développement de solutions de durcissement du bois innovatrices
Résumé : En tant que ressource abondante et renouvelable, le bois offre une apparence, résistance à la déformation et une excellente durabilité lorsqu’il est correctement géré. Cependant, sa dureté insuffisante limite son utilisation pour des applications de haute performance, notamment pour les produits d’apparence (ex. : couvre-planchers en bois) utilisés en construction non résidentielle. Ce travail propose une méthode novatrice afin d’améliorer la dureté du bois par densification chimique de surface.
La densification du bois, technique visant à réduire le volume des vides du bois, permet d’accroître sa densité et, par conséquent, sa dureté. Elle peut également, dans certains cas, permettre d’améliorer sa stabilité dimensionnelle, sa durée de vie, sa résistance mécanique et sa durabilité. Cette thèse cherche à développer une approche de densification chimique de surface en mettant l’accent sur la réduction de l’impact environnemental de ce procédé. Nous avons exploré l’imprégnation chimique de différentes espèces de bois en utilisant des monomères acrylates et malonates biosourcés. Ces derniers peuvent polymériser in-situ par addition de Michael, laquelle peut être couplée à la photopolymérisation (UV) afin de préparer un système à double polymérisation (dual-cure). Ce projet vise ainsi à améliorer la densité et la dureté du bois, tout en tenant compte de la durabilité environnementale du processus de densification. L’efficacité de ces méthodes a été évaluée sur trois espèces de bois feuillus nord-américains : le bouleau jaune (Betula alleghaniensis, Britt.), l’érable à sucre (Acer saccharum, Marsh.) et le chêne rouge (Quercus rubra, L.). La sélection d’espèces locales soutient les objectifs de durabilité en réduisant le temps, l’énergie et l’empreinte environnementale associés au transport.
Cette thèse est structurée autour de quatre objectifs principaux. Le premier objectif était de développer une formulation pour la densification du bois, facilement polymérisable (aucune source d’énergie externe et des conditions douces de polymérisation), basée sur la réaction d’addition de Michael, une réaction de chimie verte. Il s’agit de concevoir une formulation efficace en termes de temps, d’énergie, de processus opérationnels et d’impact environnemental. La stratégie inclut la réalisation des réactions à température ambiante, l’utilisation de produits biosourcés avec un minimum de solvants, et la sélection d’espèces de bois locales. Les formulations ont ensuite été évaluées en fonction de paramètres tels que la cinétique de polymérisation, la dureté des films, la viscosité de la formulation et la température de transition vitreuse.
Le deuxième objectif était d’examiner le potentiel de la réaction d’addition de Michael pour la densification de surface de l’érable à sucre. Cinq formulations issues du premier axe ont été sélectionnées, et une méthode de densification simple a été mise en Å“uvre dans des conditions douces basées sur des études précédentes. Les propriétés des prototypes de bois densifié ont été évaluées, notamment, par densitométrie par rayons X et dureté Brinell. Une analyse statistique analyse de variance (ANOVA) a été réalisée sur les résultats obtenus. De plus, la morphologie et la pénétration des formulations dans les lumens et les parois cellulaires du bois ont été évaluées par spectroscopie Raman confocale et microscopie électronique à balayage.
Pour le troisième objectif, les systèmes les plus efficaces en termes de rétention chimique, de profil de densité et de dureté pour la densification de l’érable à sucre ont été appliqués au bouleau jaune et au chêne rouge afin d’évaluer l’efficacité de ces formulations sur différentes anatomies de bois (le poreux annulaire et le poreux diffus). Les résultats ont été comparés en utilisant les mêmes analyses que pour le deuxième objectif. L’évolution de la viscosité des formulations au cours de la polymérisation a également été étudiée dans cette section, et sa corrélation avec la dureté et la densité du bois densifié a été confirmée.
Enfin, pour le quatrième objectif, le potentiel du système de double polymérisation pour améliorer les propriétés du bois d’érable à sucre a été étudié. Cette approche combine les avantages de deux réactions—l’addition de Michael suivie d’une photopolymérisation radicalaire—pour augmenter la densité de réticulation de la formulation, améliorant ainsi davantage la dureté du bois.
Les résultats démontrent que la réaction d’addition de Michael augmente significativement la dureté du bois, et ce, pour toutes les formulations, avec des améliorations plus importantes lors de l’emploi de la double polymérisation. L’étude souligne également l’influence de la viscosité de la formulation au fil du temps et de la cinétique de polymérisation sur l’efficacité de la densification du bois. Les approches empruntées dans cette thèse améliorent, non seulement, les performances du bois pour les applications non résidentielles, mais elle est également en accord avec les pratiques durables en utilisant des matériaux biosourcés. L’innovation de cette recherche réside dans sa capacité à équilibrer les propriétés améliorées du bois avec la durabilité environnementale, offrant une solution prometteuse pour étendre l’utilisation du bois dans diverses applications de construction.