En suivant les tendances écologiques des dernières années, les innovations visant à réduire les empreintes énergétiques se multiplient. Parmi les nombreux domaines cherchant à développer des technologies écologiques, le génie se doit de proposer des solutions viables. Depuis longtemps, les composites renforcés de fibres sont intégrés à de nombreux produits. Toutefois, beaucoup d’efforts sont déployés afin d’améliorer ces produits en terme de densité, de coût et de recyclage. La solution privilégiée repose sur la substitution des fibres synthétiques par des fibres naturelles, moins chères et moins denses. Les fibres les plus couramment utilisées sont le bois, le lin et le chanvre. D’une part à cause de la culture de ces matières qui est déjà maitrisée, d’autre part à cause de leurs propriétés en termes de dimensions utilisables. Dans une optique écologique, le choix des fibres se doit d’être fait en fonction des matières à disposition afin de limiter les coûts de transports. Toutefois, cet échange ne se fait pas sans heurt, là où les fibres synthétiques étaient caractérisées par une forte durabilité, les fibres naturelles sont fortement sensibles à leurs environnements. L’utilisation de composés végétaux est délicate, car ils apportent une problématique sur la durabilité notamment à cause de complexité de leur structure et leur capacité à absorber l’eau. Les solutions appliquées consistent à traiter la surface de la fibre afin de limiter ce phénomène tout en renforçant l’interface avec la matrice. Ainsi la tenue des composites est améliorée de même que leurs propriétés. Au lieu de rendre la plante hydrophobe via des traitements, l’utilisation d’une plante présentant naturellement cette capacité serait un avantage. Les fibres produites dans la cosse de l’asclépiade présentent cette capacité. Présentes à l’état sauvage sous différentes variétés à travers le monde, toutes ces espèces présentent la même fibre creuse et hydrophobe. Cette fibre est encore mal connue et la littérature nébuleuse sur plusieurs aspects, mais son potentiel est certain. L’objectif de l’utilisation de cette fibre est de proposer une alternative aux fibres synthétiques dans différents domaines qui ne sont pas nécessairement limités au génie civil. Cette fibre peut être utilisée comme isolant thermique dans le textile, absorbant pétrolier ou en panneaux pour l’isolation acoustique et thermique. Pour cela, la caractérisation de la fibre est nécessaire afin de mieux comprendre ses propriétés. Cela se traduit par une étude chimique de l’espèce considérée, Aslépias syriaca L., et une étude morphologique afin comprendre ses propriétés. Les résultats montrent que sa composition diffère de celle d’autres plantes usuelles, son fort taux de cire et de lignines influeraient son hydrophobicité. La principale difficulté d’utilisation est celle de la mise en forme, car sa nature de fibre creuse et courte la rend fragile et sensible aux agressions chimiques. Toutefois, la formation de voiles non tissés permet de créer un matériau léger, souple et pouvant être adapté à plusieurs applications. À partir de ce matériau mêlant fibre synthétique et fibres d’asclépiade, il est possible de former des composites par thermocompression. Ces derniers présentent des propriétés comparables à ceux pouvant être trouvés dans l’industrie automobile actuellement tout en étant moins denses. Finalement, les fibres d’asclépiade peuvent être utilisées en tant qu’absorbant pétrolier. Les tests préliminaires montrant une forte capacité d’absorption.

Dans un contexte où la pollution, qu'elle soit sonore ou environnementale, continue de s'accroître malgré les efforts déployés, ce projet de recherche propose la conception d'un absorbant acoustique à base de fibres naturelles possédant un fort potentiel acoustique, la soie d'asclépiade. Produite au Québec, cette fibre permet de respecter les grands principes du développement durable. Pour assurer une conception optimale, la démarche proposée passe par l'adaptation d'un modèle acoustique micro-macro de matériaux fibreux afin de relier le comportement acoustique aux paramètres de conception, qui sont l'orientation des fibres, leurs diamètres ainsi que la masse volumique apparente de l'agrégat. En premier lieu, la validité du modèle micro-macro pour le cas des fibres creuses est investiguée. Pour ce faire, une correction de l'expression de la porosité du matériau est proposée afin d'alimenter le modèle micro-macro avec la porosité externe aux fibres uniquement, comme cela aurait été le cas pour des fibres pleines. Cette approche est validée à l'aide de mesures directes et ultrasonores de la porosité, montrant que la porosité « acoustique » est inférieure à la porosité totale mesurée directement. Les résultats du modèle sont ensuite comparés avec des mesures en tube d'impédance d'échantillons de fibres en vrac à différents taux de compaction. On peut observer que le comportement global de la fibre est bien capté par le modèle, qui se compare bien avec le modèle classique de Miki. On y observe aussi que la résistivité mesurée suit bien les prédictions du modèle pour un arrangement de fibres dans le plan perpendiculaire au sens de propagation de l'onde acoustique. C'est aussi cet arrangement qui permet d'obtenir les meilleurs résultats en termes d'absorption acoustique. Ensuite, une modélisation de type double porosité avec une loi des mélanges est proposée afin de capter l'effet acoustique de la fibre creuse. On peut observer que pour ces dimensions de fibres, l'effet n'est pas très marqué car la perméabilité du domaine microporeux est faible. Par contre, la loi des mélanges permet de bien corriger le modèle proposé. En second lieu, des tests de fabrication sont réalisés à partir de mats d'asclépiade. Le mat est un mélange d'asclépiade et de fibres bicomposantes formé d'un empilement thermolié de voiles préalablement cardés. Les mats sont compactés et thermoliés de façon à obtenir un matériau d'épaisseur et de masse volumique apparente déterminées. Les meilleurs résultats ont été obtenus sous presse chauffante. Le matériau résultant est ensuite testé et comparé à la mousse de mélamine, une référence en termes d'absorbant acoustique léger. La démarche suivie dans ces travaux a permis de fabriquer un matériau acoustique exploitant le plein potentiel acoustique de la soie d'asclépiade grâce à une optimisation via le modèle prédictif proposé. Pour des développements futurs, il serait intéressant d'étudier les effets de fibres creuses de plus grandes dimensions, en plus de valider l'applicabilité du procédé de fabrication sur ces fibres.