3.3 Observations par microtomographie aux rayons X
3.3.6 Le cas de l’huile de silicone
Un liquide qui n’interagit pas avec le bois, comme l’huile de silicone, nous permet de comprendre comment un liquide se comporte avec la structure du bois considéré comme une matrice rigide non-absorbante. Compte tenu la rapidité du processus d’im- bibition d’huile dans le bois par rapport à la durée de scan au microtomographe, les expé- riences s’effectuent en condition stationnaire, c’est-à-dire que les échantillons sont imbi- bés d’huile pendant 2-3 minutes, puis ils sont sortis du bain d’huile et installés dans le microtomographe.
FIGURE3.29 – Observation de la distribution d’huile de silicone (47V350) dans le charme (a,b) et dans le peuplier (c,d). (a) coupe RT de l’échantillon de charme. (b) coupe TL de l’échantillon de charme montrant un angle de contact ∼ 30° dans un vaisseau qui est entouré de fibres vides. (c) coupe RT de l’échantillon de peuplier, où on peut observer le début de deux ménisques. (d) coupe RL de l’échantillon de peuplier montrant deux vaisseaux accolés dans la direction radiale, dont un contient de l’huile avec un angle de contact ∼ 30°. Les ponctuations intervasculaires sont visibles sur la paroi commune dont certaines sont indiquées par les flèches rouges.
Les images montrant la distribution d’huile de silicone (47V350) après 2-3 minutes d’imbibition dans le charme et le peuplier sont présentées sur la Fig.3.29. De façon gé- nérale, nous avons des observations similaires pour les deux essences de feuillu : la pé- nétration d’huile n’a lieu que dans les vaisseaux, et l’interface air-huile a une forme de
ménisque avec un angle de contact ∼ 30°, une valeur qui est cohérente avec les résul- tats macroscopiques (voir Section.3.1.2). Le comportement de l’huile semble être homo- gène et nous n’avons pas observé de différence entre les bords et le reste de l’échantillon. Contrairement à l’imbibition d’eau, sur la Fig.3.29les fibres adjacentes aux vaisseaux rem- plis d’huiles sont dépourvues d’huile. Compte tenu la durée de scan avec le microtomo- graphe du laboratoire (18-20 h), ce résultat nous indique que les fibres ne sont pas enva- hies par l’huile et les transferts par les ponctuations sont négligeables (au moins pendant la durée du scan). En revanche, nous avons observé l’apparition d’eau libre dans quelques fibres seulement après quelques minutes (voir Fig.3.28).
Les nouvelles images acquises sur la ligne Anatomix du SOLEIL nous permettent de visualiser les ponctuations avec une taille de voxel plus petite. En raison du nombre ré- duit de ponctuations dans les fibres, nous observons plutôt les ponctuations intervascu- laires, qui sont abondantes et ont à priori une structure similaire à celles dans les fibres. La Fig.3.29.d montre deux vaisseaux accolés avec une paroi commune dans laquelle on peut voir des petits points ronds, qui sont en réalité les chambres de ponctuations aréo- lées. Bien que l’huile pénètre dans un des vaisseaux, l’autre n’est apparemment pas af- fecté. Cette observation est cohérente avec les travaux deMCCULLYet collab.[2014], dans lesquels les auteurs ont constaté que l’huile ne pénètre jamais dans les ponctuations. Ce résultat est finalement compatible avec le fonctionnement des ponctuations que nous avons pu voir dans le chapitre 1 : le ménisque avec un petit rayon de courbure créé au niveau des ponctuations permet d’empêcher le passage de l’interface air-liquide. Ainsi, nous pouvons supposer le même effet pour l’eau : ayant une tension superficielle plus élevée que l’huile, il est plus difficile pour l’eau de traverser les ponctuations pour arriver dans les fibres.
3.3.7 Discussions et Conclusion
La microtomographie aux rayons X s’avère être une technique utile et complémen- taire pour étudier in situ le processus d’imbibition dans le bois. Nous avons obtenu des observations intéressantes dont certaines sont aussi originales et qui, à notre connais- sance, n’ont été jamais évoquées dans la littérature :
— Des conditions de mouillage différentes sont observées sur un même échantillon : au cours de l’imbibition unidirectionnelle, on observe des interfaces air-eau qua- siment planes qui avancent à des vitesses différentes ; en revanche, en immersion totale on observe des ménisques classiques avec un petit angle de contact. Cela confirme qu’au cours de l’imbibition unidirectionnelle, un effet a lieu localement qui modifie les conditions de mouillage.
— Les résultats avec l’huile sont cohérents avec les observations macroscopiques : l’huile pénètre principalement dans les vaisseaux avec un angle de contact d’une valeur définie, ce qui explique pourquoi son comportement peut être prédit par la loi de Washburn.
— Les différences entre l’eau et l’huile dans les fibres montrent que les transferts sous forme liquide via les ponctuations sont négligeables. Ceci suggère que l’eau est ca- pable d’arriver dans les lumens de fibres du fait d’un transfert sous forme d’eau liée.
la force motrice tant que la paroi n’est pas saturée. En revanche, dès que la paroi est sa- turée, un bon mouillage est restauré et qui ainsi permet à l’interface eau-air de monter un peu plus haut. Cela explique au final pourquoi nous avons à la fois une dynamique d’imbibition très lente et une hauteur élevée de la montée.