Résumé:

Les interactions entre l’eau et le bois jouent un rôle fondamental à la fois dans la vie des plantes et lors de l’utilisation des matériaux à base de bois. Cependant, en raison de la structure hiérarchique naturelle du bois, ces interactions mettent a priori en jeu des processus multiphasiques et multi-échelles complexes. En outre, le bois peut absorber une fraction significative d’eau sous forme d’eau liée, qui prend la forme d’inclusions nanométriques entre les microfibrilles de cellulose à l’intérieur même des parois cellulaires solides. Les approches standard pour étudier l’imbibition par de l’eau liquide ou la perméation de vapeur dans le bois négligent généralement le rôle de cette eau liée. Cette thèse s’appuie sur la relaxométrie RMN, qui permet de distinguer les différentes phases de l’eau et leurs échanges éventuels au cours du temps, fournissant ainsi des informations clé pour comprendre ces interactions.

Nos résultats montrent d’abord que l’eau liée peut diffuser rapidement tout en restant à l’intérieur de la phase solide du bois. Ainsi, en remplissant les pores du bois avec de l’huile, les coefficients de diffusion intrinsèques ont été déterminés, en fonction de la température, pour différentes essences de bois et différentes directions. Nous montrons ensuite que le transport de l’eau liée joue un rôle majeur dans l’interaction entre l’eau et le bois. En particulier, contrairement à l’idée communément admise, l’imbibition de l’eau liquide dans le bois n’est pas principalement liée à des effets capillaires ; au contraire, les pores se remplissent successivement et par tailles croissantes, uniquement lorsque l’eau liée a suffisamment diffusé dans la phase solide. Enfin, connaissant la diffusivité de l’eau liée dans la phase solide, il est possible de prédire théoriquement la perméabilité à la vapeur du système en prenant en compte sa structure poreuse, sans aucun paramètre de calage. Ce modèle, qui s’avère en très bon accord avec nos données expérimentales pour plusieurs types de bois dans les différentes directions, montre que la perméabilité à la vapeur résulte du couplage entre diffusion d’eau liée dans la phase solide et diffusion de vapeur dans les inclusions.