Doctorant en Physique (H/F)

Sujet de thèse :
Caractérisation multi-échelle des propriétés hygrothermiques des matériaux poreux naturels par Résonance Magnétique Nucléaire à bas champ (LF‑NMR) :
La transition écologique du secteur du bâtiment s’accompagne d’un recours croissant aux matériaux bio-sourcés et géo-sourcés, reconnus pour leur faible impact environnemental et leurs capacités intrinsèques de régulation hygrothermique. Toutefois, la compréhension fine de leur comportement face aux variations couplées de température et d’humidité demeure un verrou scientifique majeur, limitant leur intégration optimale dans le domaine du génie civil.
Cette thèse vise à développer et mettre en œuvre des méthodes innovantes, non destructives et temporellement résolues, basées sur la Résonance Magnétique Nucléaire à bas champ (LF‑NMR), afin de caractériser à différentes échelles les propriétés hydriques et thermiques de matériaux poreux naturels. Le travail s’appuiera sur les avancées récentes du laboratoire Navier concernant l’étude des dynamiques de l’eau dans les milieux poreux [1,2].
Deux axes principaux seront développés : (i) l’intégration de la cryoporométrie NMR pour sonder la structure poreuse à l’échelle nanométrique ; (ii) l’étude des transferts hydriques sous conditions thermiques contrôlées afin d’explorer les interactions entre structure poreuse et température.
La doctorante ou le doctorant participera au développement et à la validation d’un banc de mesure cryoporométrique LF‑NMR fonctionnant sous différentes conditions thermiques, ainsi qu’à la caractérisation des dynamiques d’adsorption et de désorption de l’eau dans des matériaux poreux naturels tels que le bois, les argiles ou les terres crues soumis à des sollicitations hygrothermiques variées.
La méthodologie reposera sur l’utilisation d’une instrumentation NMR dédiée (Bruker Minispec 20 MHz) avec contrôle précis de la température, l’analyse d’échantillons du nanométrique au macroscopique, y compris par l’emploi d’un dispositif NMR portable pour des mesures in situ, et le recours à des techniques complémentaires telles que la DSC et la porosimétrie au mercure (MIP). Les résultats expérimentaux contribueront à l’enrichissement de modèles numériques du transfert couplé chaleur–humidité, dans une démarche intégrée expérimentation–modélisation.

Références :
[1] B. Maillet et al., Langmuir (2022): hHps://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c01918
[2] M. Cocusse et al., Science Advances (2021): hHps://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ab-
m7830

Mots-clés : LF‑NMR, cryoporométrie, matériaux poreux naturels, transferts hydriques, propriétés hygrothermiques, caractérisation multi‑échelle, modélisation chaleur‑humidité.

Contexte :
Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre du projet ANR JCJC THERMO-NMR (Thermal and Hydric Characterization of Porous Materials Using LF-NMR: Advancing Sustainable Building Materials), démarrant en janvier 2026 et coordonné par Rahima Sidi-Boulen
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