Le bois est un matériau biologique issu de la sylviculture. Il existe une classification botanique de ce matériau tout aussi développée que celle des fleurs par exemple. La provenance géographique et la nature du sol influent fortement sur la nature du bois d’une même essence (présence de nœuds, espacement des cernes…). Des classements normalisés en fonction de l’aspect ou de la structure sont en vigueur. L’une des caractéristiques les plus évidentes du bois considéré comme matériau est son hétérogénéité. Ce facteur doit donc forcément être pris en compte lors d’étude de comportement du matériau. Ainsi dans les essais qui seront présentés plus loin, on utilisera plusieurs catégories extrêmes : du hêtre et de l’érable (relativement homogène) à la loupe de Vavona (très hétérogène).

De plus, le bois est matière première pour une vaste gamme de produits : l’industrie de trituration, d’ameublement, de construction, etc… Il est utilisé soit à l’état massif ou sous forme de produits dérivés : le contre-plaqué, le panneau de particules, le lamellé collé... L’utilisation de ces produits dérivés apporte de nouvelles caractéristiques au matériau mais permet également de rationnaliser les procédés de fabrication et donc de diminuer les coûts de production.

La base majoritaire du bois comme matériau est la cellulose qui est une substance hygroscopique : suivant l’humidité ambiante, le bois montre des différences de structures importantes (dimensionnelles et mécaniques). Cela entraine des défauts classiques. Par exemple, le coefficient de rétractabilité volumique peut varier en fonction des essences de 0,15 % à 1 % pour une variation d’humidité de 1 %. La prise en compte des effets hygroscopiques dans les essais présentés plus loin n’a pas été envisagée, à cause des contraintes expérimentales qu’elle imposerait mais également à cause de la dispersion des résultats due à l’hétérogénéité.

Un autre aspect de cette hétérogénéité du matériau est l’anisotropie. Ses propriétés sont donc différentes suivant l’orientation de l’observation puisque le bois est un matériau intrinséquement fibreux. L’orientation des fibres du bois est donc également un paramètre essentiel. La taille d’une fibre varie de 1 à 5 mm de longueur pour un diamètre de l’ordre de 50 µm pouvant varier de plusieurs dizaines de µm. Typiquement le diamètre d’une fibre correspond donc à la taille d’un faisceau laser focalisé.

Par ailleurs, le bois est connu pour être un très bon isolant thermique, pratiquement dix fois plus que le béton. Cette propriété est un facteur limitant si l’on considère l’interaction laser-matière. En effet la densité de puissance crête apportée par un faisceau laser peut être considérable (de l’ordre de 10¹³ W/cm² pour un faisceau focalisé). Cette puissance est bien sûr utilisée pour pulvériser la matière (phénomène d’ablation laser) mais pendant la durée de ce phénomène d’ablation, un processus de diffusion thermique évacue une partie de l’énergie dans le matériau. Comme la conductivité thermique du bois est faible, cette énergie s’accumule dans un faible volume ce qui conduit à la carbonisation de la zone affectée thermiquement.

Une des caractéristiques importantes d’un faisceau laser est sa nature continue ou impulsionnelle. Les sources continues peuvent atteindre une puissance moyenne de plusieurs kW, voire dizaine de kW. En milieu industriel, les sources laser continues les plus répandues sont les lasers CO₂. Il existe aussi des sources impulsionnelles. La puissance moyenne de telle sources est alors plus faible, mais la puissance crête (puissance disponible pendant la durée d’impulsion) est alors beaucoup plus forte. Pour des durées d’impulsions variant de la milliseconde (10^-3 s), à la microseconde (10^-6 s), jusqu’à la nanoseconde (10^-9 s), le phénomène de brûlure évoqué ci-dessus semble toujours être observé sur le bois, même si des optimisations de procédés sont possibles.