Étude fondamentale du traitement du bois dans les plasmas N2-O2.
Le traitement du bois par plasma a été étudié aux moyens d’une décharge à barrière diélectrique (DBD). Des échantillons d’érable à sucre (Acer saccharum) et d’épinette noire (Picea mariana) ont été exposés à la post-décharge en flux d’une DBD à la pression atmosphérique produite dans les gaz N2 et O2. La caractérisation des surfaces par mesure d’angles de contact a montré qu’il est possible de rendre la surface d’érable à sucre plus hydrophile dans une décharge de N2 ou plus hydrophobe dans une décharge de N2-O2. Les changements quant à la chimie et à l’anatomie des surfaces traitées ont été détectés par spectroscopie infrarouge (FTIR), par spectroscopie de photoélectrons induits par rayons X (XPS) et par microscopie électronique à balayage (MEB). Afin de relier les modifications de surface aux espèces actives de la décharge, une caractérisation de celle-ci a été effectuée par des diagnostics électriques et par spectroscopie d’émission optique. Les résultats de la caractérisation ont ensuite été utilisés comme paramètres d’entrée dans un modèle collisionnel-radiatif couplé à l’équation de Boltzmann pour les électrons permettant d’estimer les densités des différentes espèces générées dans la DBD de N2. Afin d’isoler le rôle des différentes espèces actives présentes dans la décharge, une comparaison a été effectuée avec des traitements dans la post-décharge en flux d’un plasma de N2-O2 à pression réduite optimisée pour l’émission de rayonnement UV et dans un générateur d’ozone. Nous avons pu déterminé que l’ozone et l’oxygène atomique générés en post-décharge par les UV et les métastables N2(A) sont responsables du caractère plus hydrophile des surfaces traitées dans N2 en menant à la gravure des parois cellulaires et à la formation de précipités de lignine. L’obtention de surfaces plus hydrophobes après un traitement dans N2-O2 est due à une augmentation de la température du gaz à 350 K lors de la transition d’une décharge homogène dans N2 à une décharge filamentaire dans N2-O2, causant ainsi une déacétylation suivie d’une dépolymérisation des hémicelluloses menant à la formation de composés furfural et hydroxymethylfurfural suivie d’une réticulation entre ceux-ci et la lignine.
