Etude de l’atténuation de champs electroMAGnétiques induite par les éco-matériaux du BATiment (Projet MAGBAT)

Stage de PFE ou de Master – 2019
Etude de l’atténuation de champs electroMAGnétiques induite par les éco-matériaux du BATiment (Projet MAGBAT)

Mots-clés : Electromagnétisme, caractérisation matériaux, radiofréquences, éco-construction, modèles physiques

Lieu :Institut de Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique (IMEP-LAHC)
Minatec – 3, parvis Louis Néel, BP 257, 38 016 GRENOBLE Cedex 1
L’Institut de Microélectronique Electromagnétisme et Photonique – Laboratoire d’Hyperfréquences et de Caractérisation (IMEP-LAHC, http://imeplahc.
grenoble-inp.fr), unité mixte de recherche (CNRS/Grenoble INP/UJF/Université de Savoie) de 180 personnes dont les sujets de recherche concernent la micro et la nanoélectronique, la photonique, les microondes. L’équipe sera composée de P. Xavier, PR de l’UGA et de Ph. Artillan, MCF de l’USMB.

Partenaire :SCIC Eco-Pertica – L’Hôtel Buissonnet, 61340 Nocé
Eco-Pertica est une Coopérative d’Intérêt Collectif basée dans le Perche, qui propose une expertise accessible à chacun pour une éco-construction exigeante et réaliste. Elle est composée de 6 salariés et de 82 sociétaires. Le contact sera M. Arthur Hellouin de Ménibus, chargé de recherche et développement dans la filière terre crue.

Encadrants : XAVIER Pascal, pascal.xavier@univ-grenoble-alpes.fr , 04.56.52.95.69 ou 04.76.82.53.66
ARTILLAN Philippe, philippe.artillan@univ-savoie.fr, 04.79.75.88.18

Profil du candidat : Bac+5 en électronique ou physique appliquée.

1. Contexte scientifique et objectifs
De très nombreuses personnes se posent des questions sur la nocivité des rayonnements électromagnétiques sur la santé humaine, rayonnements auxquels nous sommes de plus en plus soumis au quotidien (wifi, systèmes sans fil…).
L’absence de consensus scientifique et le manque de retours d’expériences ne permettent pas aux citoyens de se faire un avis très éclairé sur cette question. Dans l’attente d’études complémentaires, l’application du principe de précaution implique de réduire autant que faire se peut les rayonnements reçus, en particulier dans l’habitat. Dans le secteur de l’éco-construction, outre le fait que les éco-matériaux présentent un intérêt pour réduire la pollution de l’air intérieur et
les composés chimiques volatils présents dans l’habitat, on voit apparaître des pratiques de blindage des réseaux électriques et de géobiologie pour répondre aux questionnements des habitants concernant les champs électromagnétiques. Il est difficile de se faire un avis sur l’intérêt de ces solutions et des surcoûts générés au regard du risque sanitaire réel. Par ailleurs, des vendeurs d’éco-matériaux chaux-chanvre, pratiquants connus de techniques de marketing agressives, revendiquent que leur matériau est “un bouclier éléctromagnétique”, sans qu’aucune démonstration scientifique n’ait pu être trouvée à ce sujet.
De nombreux travaux scientifiques existent sur des solutions de blindage éléctromagnétique avec des matériaux métalliques dans un contexte militaire. Mais dans le secteur de l’habitat, la seule étude identifiée à ce jour sur les écomatériaux est celle de notre équipe [Xavier 2010] qui s’est concentrée sur les bandes de fréquences utilisées par les systèmes de télécommunications (proche du GHz). Nos travaux récents sur des matériaux à bases de cellulose, pour des applications électroniques, montrent que la présence d’eau dans le matériau augmente l’atténuation radiofréquence [Guers 2018].
Les écomatériaux ont notamment pour spécificité par rapport aux matériaux conventionnels du bâtiments (polystyrène, laine de verre) de pouvoir stocker une certaine quantité d’eau en leur sein. Les écomatériaux pourraient alors présenter un intérêt pour réduire l’exposition des habitants aux champs éléctromagnétiques. Mais d’autres paramètres pourraient être influents, tels que la température, la masse volumique du matériau, son réseau de porosité, la
nature de ses constituants ou encore son épaisseur. Un éclairage scientifique est nécessaire pour comprendre et quantifier l’atténuation radiofréquence induit par les matériaux de construction. Cela permettrait d’identifier si les écomatériaux sont utiles pour réduire cette source de pollution.

2. Objectif du stage et questions de recherche traitées
Les objectifs de ce travail sont :
–> de quantifier l’atténuation radiofréquence de différents matériaux utilisés dans le génie civil : matériaux conventionnels (polystyrène, laine de verre, plaque de plâtre), écomatériaux industriels (laine de bois, panneaux de contreventement bois type OSB, lambris, membranes type pare-pluie ou frein vapeur), écomatériaux locaux (botte de paille, laine de chanvre, chènevotte, bois léger, bois dense), béton biosourcé (terre-chanvre, chaux-chanvre), matériau traditionnel lourd (torchis, bauge, pierre) et enduits (enduits chaux-sable, enduit terre).
–> d’identifier les mécanismes physiques responsables de l’atténuation radiofréquence pour obtenir des abaques de performances par matériau.
Ce projet est construit dans une processus de recherche participative, associant une association d’éco-construction, une SCIC a gestion désintéressée et un laboratoire universitaire. Il s’agit d’une démarche d’intérêt général associant des chercheurs académiques et d’autres citoyens concernés par la recherche visée. Ils collaborent aux différents stades dprojet, de la définition de la problématique à la diffusion des résultats. Cela permet la co-construction de nouveaux savoirs, en associant des connaissances empiriques de terrain et des expertises scientifiques, pour produire des résultats utiles et intégrant toutes les facettes de la problématique traitée. L’étude se veut pragmatique, l’objectif n’est pas de promouvoir l’éco-construction, mais d’évaluer l’intérêt ou non des écomatériaux vis-à-vis de l’atténuation des champs éléctromagnétiques, et de les positionner face aux matériaux conventionnels.
La démarche scientifique associe des mesures expérimentales et un travail de modélisation pour s’assurer de la bonne compréhension physique des phénomènes observés.
Ce stage peut déboucher sur un travail de thèse (demande de financement en cours).

Moyens techniques
–> Analyseur de réseau vectoriel servant à la mesure d’atténuation large bande (entre 50MHz et 6 ou 20GHz)
◦ en propagation guidée (ligne de transmission): épaisseur maxi des échantillons de matériaux mis en forme de l’ordre du cm, possibilité de faire varier la température et l’humidité.
◦ en propagation libre (antennes cornet dans une chambre anéchoïque) : épaisseurs pouvant aller jusqu’à 40cm, dimensions latérales typiques de 1 m par 1 m, supports bois pour les échantillons et les mâts des antennes.
–>Outils de modélisation déjà disponibles (ordinateur équipé de CST Microwave studio et de scripts Matlab ou python
pour l’extraction des paramètres à partir des mesures RF, logiciel de pilotage des antennes dans la chambre anéchoïque)

3. Références
[Xavier 2010] Caractérisation de l’atténuation radiofréquence de matériaux isolants naturels du bâtiment, P. Xavier, M.A. Belli-Riz, J.Y. Frau, 11èmes
Journées de Caractérisation Microondes et Matériaux, Brest, 31 mars au 2 avril 2010
[Guers 2018] Impact de l’humidité sur les pertes des matériaux cellulosiques en RF, C. Guers, P. Xavier, F. Garet, P. Martinez, T.P. Vuong, 15èmes
Journées de Caractérisation Microondes et Matériaux, Paris, 19-21 Mars 2018

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