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From fiber to wall: PHYSical approach of hygrothermal transfers in BIO-based construction MATerials

Description du projet

Les processus physiques internes des matériaux de construction biosourcés

Les matériaux de construction biosourcés tels que le bois, le chanvre et la cellulose réduisent les émissions de carbone et améliorent le confort en absorbant l’humidité. Leur efficacité repose sur l’interaction entre l’eau et le transfert de chaleur. Cependant, les évaluations manquent souvent d’informations physiques détaillées. Le projet PHYSBIOMAT, financé par le CER, vise à explorer les processus physiques internes des matériaux de construction biosourcés, en se concentrant sur la dynamique de sorption, la diffusion de l’eau et la configuration des fibres. Il développera un modèle complet des phénomènes hygrothermiques et l’étendra aux matériaux à l’échelle réelle. Il recourra à l’imagerie par résonance magnétique (IRM) non invasive et résolue dans le temps pour mesurer le taux d’humidité et la distribution de la température résolue dans le temps. En outre, le projet créera un logiciel libre permettant de prédire les caractéristiques et les performances hygrothermiques en fonction des propriétés des matériaux et des conditions environnementales.

Objectif

Bio-based construction materials are air-fiber systems, such as wood, hemp, cellulose, flax, etc., possibly coated with a mineral paste. They represent a promising solution for carbon emission reduction, due to their low production cost and their partial or full recyclability. Moreover, they bring more comfort to the occupants thanks to their moisture-buffering capacity, and they require less energy for heating or cooling. These qualities are obtained through exchanges between water vapor and “bound water”, i.e. water absorbed in the solid structure, combined with heat transfers. Consequently, understanding and predicting water and heat (hygrothermal) transfers in such materials is essential to selecting them appropriately, adjusting their conditions of use, and designing innovative materials. However, the current analysis of their performance is generally based on limited evaluations at a global scale or via macroscopic models lacking physical information.
My idea is instead to open the black box and start from the fiber scale, to explicitly describe the internal physical processes at this scale, including sorption dynamics, bound water diffusion, fiber configuration, etc., and then to progressively complete and extend this approach to full-scale materials. This can be used to build for the first time a generic description, understanding, and modelling, of hygrothermal phenomena in bio-based construction materials. This physical description will be supported and enriched by several experimental innovations. Notably, internal measurements of the spatial distribution of moisture content and temperature in time will be obtained from non-invasive time-resolved magnetic resonance imaging (MRI), which can be used to validate the models and determine diffusion properties in an unequivocal way. Finally, I will develop an open-source software predicting hygrothermal characteristics and performance based on material characteristics and history of ambient conditions.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2022-ADG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITE GUSTAVE EIFFEL
Contribution nette de l'UE
€ 2 500 000,00
Adresse
5 BOULEVARD DESCARTES CAMPUS DE MARNE-LA-VALLE
77454 MARNE-LA-VALLEE
France
Région
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 500 000,00

Bénéficiaires (1)