Les acteurs

Acteurs : GeM, IFSTTAR, LAUM (site ESEO), ICAM, IREENA, IETR

Le génie civil représente 60 % du marché du SHM. Les structures y font l'objet de programmes rigoureux d'inspection, de contrôle et de maintenance. Les systèmes SHM peuvent être intégrés dès la conception, ou ajoutés a posteriori dans le but d'augmenter leur durée de vie. La motivation est alors à la fois économique et sécuritaire.

En Région Pays de la Loire deux grandes familles de capteurs sont maîtrisés, développés et intégrés au sein des structures et matériaux :

- les capteurs acoustiques ;

- les capteurs à fibres optiques.

Il existe bien sûr d'autres capteurs exploités sur la région mais ils ne disposent pas d’un nombre d’Équivalent Temps Plein (ETP) chercheurs aussi significatif. On peut notamment citer le développement des capteurs de résistivité pour la mesure de Cl- et de teneur en eau dans le béton.

Les capteurs acoustiques sont principalement développés par le LAUM (site ESEO), les recherches en acoustique étant quant à elles menées au LAUM, à l'IFSTTAR et à l'ESTACA. Les capteurs à fibres optiques sont développés par le GeM, l'IFSTTAR et à l'ICAM ; l'IREENA est utilisateur. Ces capteurs intégrés aux structures sont majoritairement utilisés pour :

• déterminer des paramètres de suivi de l'endommagement (ruptures de fibres, fissurations matricielles pour des matériaux composites par exemple) ;

• estimer des paramètres d’environnement (température, déformation, niveaux de contraintes,…) ;

• évaluer la durée de vie restante d’une structure.

À ce jour, les différents acteurs du GIS souhaitent accentuer leurs efforts pour optimiser les capteurs vis à vis des problématiques environnementales d'exploitations en lien avec le contexte économique régional : matériaux composites, structure génie civil, éolien et génie civil offshore,... À titre d'exemple, un capteur pour la mesure ponctuelle de déformations en trois dimensions est en cours de réalisation et son exploitation pour le suivi de structures génie civil est un des challenges des partenaires travaillant autour de la fibre optique.

Cet axe pérennisera les échanges inter-structures académiques. À moyen terme, il s'agit d'établir des connexions entre les deux grandes familles de capteurs pour recouper les informations par le biais de projets industriels et académiques. Enfin, à plus long terme, il est envisagé de concrétiser ces échanges en développant des capteurs à fibres optiques pour la détection de l'émission acoustique au cœur des matériaux et le monitoring des endommagements et des contraintes avec la CODA ultrasonore et le bruit de fond.

En plus de ces activités « phares », IFSTTAR et GEM travaillent au développement et à l’optimisation des performances d’un capteur intégré de mesure de résistivité compatible avec les méthodes d’interrogations géophysiques. On cherche plus spécifiquement à évaluer un seuil de détection des chlorures et à mesurer un gradient de propriétés physiques en procédant à des essais dans des éprouvettes en béton. L’évaluation des performances du capteur de résistivité est basée sur des méthodes statistiques (analyse des courbes ROC par exemple). Notre objectif est de passer des tests en environnement simulé à l’instrumentation de structures réelles.

Très récemment, un nouvel axe de recherche sur des principes innovants de capteurs à base de matériaux fonctionnels en couches minces a été initié à l'IETR, site de Nantes. Il s'agit de matériaux sous forme d’oxydes piézo-, pyro- et ferroélectriques ainsi que des films polymères électrostrictifs permettant par exemple la réalisation de capteurs de température, pression, flexion... Une collaboration naissante avec l'ESEO et le CEREMA d'Angers vise à profiter des couplages multi-physiques présents dans ces matériaux. Ceci permettrait d'obtenir une miniaturisation accrue puisque l'antenne qui assure la fonction passive et autonome de transmission d'information sera directement intégrée dans le capteur. De plus le faible encombrement autoriserait une très grande flexibilité d'utilisation, aussi bien pour le positionnement du capteur (éventuellement enfoui dans la structure à surveiller) que pour la lecture des données aux endroits difficilement accessibles (possibilité de lecture à distance par drones téléguidées). Des études originales sur des micro-générateurs piézoélectriques souples et bas coût sont également en cours. Une des motivations est de récupérer la micro-énergie parasite environnante (vibratoire, électromagnétique), afin de rendre autonome énergétiquement des capteurs.