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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 57, Number 4, May 2000
Page(s) 335 - 343
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2000124
DOI: 10.1051/forest:2000124

Ann. For. Sci. 57 (2000) 335-343

Utilisation de la microscopie acoustique pour l'étude des propriétés locales du bois : étude préliminaire de paramètres expérimentaux

Bruno Claira - Gilles Despauxb - Bernard Chansona - Bernard Thibauta

aLaboratoire de Mécanique et de Génie Civil, équipe Bois, CC 081, Université Montpellier II, Place E. Bataillon, 34095 Montpellier Cedex 5, France
bLaboratoire d'Analyse des Interfaces et de Nanophysique, équipe Microacoustique, Université Montpellier II, Place E. Bataillon, 34095 Montpellier Cedex 5, France

(Reçu le 9 juillet 1999 ; accepté le 20 décembre 1999)

Abstract:

Possible use of scanning acoustic microscopy to study local wood properties: Preliminary study of experimental conditions. To understand wood macroscopic behaviour, it is useful to know its properties at the microscopic level. For this, several imaging techniques can provide information about the geometrical structure in 2 or 3 dimensions, chemical composition, density, crystal lattice and crystal orientation. Wood mechanical properties are determined either by testing isolated fibre, or trough modelling based on stiffness data of the various cell wall components obtained outside the cellular context. Only nanoindentations methods can be used to estimate in situ mechanical properties on a limited number of sites. On the other hand, this can be done on high stiffness materials (metals, glasses, ceramics...) by using acoustic microscopy. To apply this technique to wood, experimental procedure should be assessed. Trials on a scanning acoustic microscope show that for high resolution images, thin slices ( $\approx 5~\mu$m) after resin inclusion with water or potassium iodure as coupling liquid respectively at 600 MHz or 1 GHz give good results giving way to quantitative measurement of cell wall stiffness by image analysis.


Keywords: acoustic microscopy / stiffness / microstructure / cell wall / wood

Résumé:

Pour comprendre le comportement macroscopique du bois, il est intéressant de connaître ses propriétés à l'échelle microscopique. Pour cela, diverses techniques d'imagerie nous donnent des informations sur la structure géométrique en deux ou trois dimensions, la composition chimique, la densité ainsi que la présence de réseaux cristallins et leurs orientations. Les propriétés mécaniques sont souvent estimées, soit par des essais sur fibre isolée, soit par modélisation à partir des données de rigidité des différents constituants pris hors contexte cellulaire. Aujourd'hui, seules les techniques de nano-indentation permettent une estimation des propriétés mécaniques locales in situ, en un nombre limité de point de mesure. La microscopie acoustique permet la caractérisation des rigidités au niveau local pour des matériaux à forte rigidité (métaux, verres, céramiques...). L'utilisation de cet outil pour des matériaux beaucoup moins rigides comme le bois, nécessite la mise au point d'une procédure expérimentale spécifique. Les essais réalisés sur un microscope acoustique en réflexion ont montré que pour des images à fort grossissement, l'utilisation de coupes minces ( $\approx 5~\mu$m) après inclusion dans la résine avec respectivement l'eau ou une solution d'iodure de potassium comme liquide de couplage à 600 MHz ou à 1 GHz donnait des résultats permettant d'envisager une analyse des rigidités locales à partir des niveaux de gris de l'image acoustique.


Mots clé : microscopie acoustique / rigidité / microstructure / paroi cellulaire / bois

Correspondance et tirés à part : Bruno Clair
Tél. 04 67 14 34 83 ; Fax. 04 67 14 47 92 ; clair@lmgc.univ-montp2.fr

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