Ses travaux actuels se concentrent sur le développement de méthodes radar non destructives pour détecter les anomalies souterraines (comme les fuites d'eau ou la corrosion), ainsi que sur la stabilisation écologique des sols par des liants biosourcés (projets Biobélix et européen Interreg BONSAI). Passionnée par la transversalité et le passage du laboratoire au chantier, elle collabore étroitement avec les équipes opérationnelles pour concevoir des solutions concrètes face au changement climatique. Entretien.
Quel a été votre parcours académique et professionnel ?
Je suis née à Shanghai où j'ai vécu jusqu'à l’âge de 18 ans. Après avoir réussi un concours, j’ai intégré l’Université technologique de chimie de Pékin, où j’ai obtenu mes diplômes de Bachelor et de Master. J'ai ensuite bénéficié d'une bourse du "China Scholarship Council" pour préparer ma thèse à l’Ecole Centrale Paris entre 2012 et 2015. A l’issus de ma soutenance de thèse, j’ai effectué plusieurs post-doctorats sur différents sujets jusqu'à 2019, au sein du même laboratoire de l’Ecole Centrale Paris, devenue maintenant CentraleSupélec.
J’ai ensuite occupée un poste d’attachée temporaire d’enseignement et de recherche (ATER) à l’université de Versailles pendant deux ans. En 2020, j’ai rejoint le Cerema en tant que chargée de recherche au sein de l’équipe ENDSUM, d’abord à Angers, puis à Rouen.
Pouvez-vous nous expliquer l’objectif et les enjeux de votre thèse ?
L’objectif de ma thèse était d’améliorer les propriétés des matériaux polymères pour augmenter la capacité de stockage de l’énergie dans un condensateur en ajoutant des nanoparticules dans la matrice. L’enjeu était donc d'augmenter la constante diélectrique du polymère pour augmenter sa capacité tout en préservant les autres caractéristiques. Pour y parvenir, nous avons cherché à modifier les propriétés de l’interface entre la matrice polymère et les nanoparticules, en agissant sur la surface des particules, sur la structure du polymère ou encore sur les procédés de mise en œuvre. Cette étude faisait appel à de nombreuses techniques expérimentales, diélectriques, mécaniques, chimiques et physicochimiques.
Qu’est-ce qui vous a conduit à choisir la recherche ?
Au cours de mes études supérieures, puis pendant mes années de thèse, de post- doctorat, d'ATER et enfin au Cerema, j'ai eu l’opportunité de rencontrer des chercheurs passionnés et disponibles. Ils m'ont fait découvrir toute la richesse de leur métier et m'ont donné envie de suivre cette voie. En Chine, les cursus de Bachelor et de Master permettent déjà de commencer à travailler dans un laboratoire sous la responsabilité d'un doctorant. J'ai eu la chance d’être encadrée par un professeur et un doctorant particulièrement inspirant à Pékin. J’ai énormément appris à leurs côtés, notamment sur la caractérisation diélectrique et physico-chimique des matériaux.
Par la suite, pendant ma thèse à l’École Centrale Paris, j’ai découvert une atmosphère de laboratoire très sympathique et ouverte. Des réunions étaient organisées régulièrement pour présenter nos travaux et, en tant que doctorants, nous bénéficiions également de rencontres inter-campus. En outre j’ai eu le privilège de réaliser des essais dans différents laboratoires, et d'utiliser de grands instruments de pointe comme des MEB (microscope électronique à balayage) et MET (microscope électronique en transmission), ou le synchrotron. Cela m’a apporté de solides connaissances sur les différentes techniques de caractérisations des matériaux. J’ai beaucoup apprécié les chercheurs que j'ai pu rencontrer, dotés de grandes connaissances théoriques et pratiques. Tout cela m'a donné un goût prononcé pour la recherche.
Quelles ont été les grandes étapes de votre carrière en tant que chercheur ?
Il y a eu plusieurs grandes étapes dans mon parcours de recherche, car j'ai été amenée à travailler dans différents domaines. Initialement, j’avais un profil orienté vers les matériaux polymères et les applications diélectriques. Mon poste d'ATER à Versailles m'a ensuite conduite à m'intéresser aux MOF (Metal Oxide Framework) pour des applications biologiques. En rejoignant le Cerema à Angers en tant que chargée de recherche, j’ai commencé à travailler sur le radar, qui était très différent des outils que je connaissais. Il m'a fallu réviser mes cours d'électromagnétisme et apprendre la programmation en python. En utilisant le radar, j’ai mieux compris les équations physiques et les codes liés.
Aujourd’hui, j’explore un nouveau domaine, la mécanique des sols. C’est un nouveau défi pour moi. En plus de mes collègues universitaires, les collègues du Cerema de différents sites, Normandie, Blois, Aix, Côte d'Azur, m’ont aidé beaucoup pour le montage de projet et les propositions d'essais, etc.
En plus, j’ai aussi changé d’échelle dans ma recherche. Auparavant, je faisais des mesures sur les matériaux à l’échelle nano-micro, mais au Cerema, on réalise des mesures sur des infrastructures ou des ouvrages d’art, représentant un assemblage de différents matériaux avec différentes structures à l’échelle 1. Je n’ai pas eu de formation sur le génie civil pendant mes études, par exemple, les différentes couches de chaussées, les fondations, la structure des piles de pont, etc. Heureusement, des collègues dans les équipes opérationnelles, par exemple, Infrastructure et Ouvrages d’Art à Angers, CER (Centre d’étude de recherche) et plateforme à Rouen m’ont apporté beaucoup de soutien. Ils m’ont donné des échantillons pour mes mesures, m’ont expliqué et fait des essais normalisés, m’ont présenté des vrais chantiers, et m’ont aussi montré de grandes machines utilisées dans ce domaine. Tout cela m’a beaucoup aidé à faire des passages entre les différents domaines et échelles.
Aujourd’hui, j’explore un nouveau domaine, la mécanique des sols. C’est un nouveau défi pour moi.
Quels sont les axes principaux de vos travaux de recherche ?
Je travaille sur (1) le développement de méthodes adaptées au chantier pour mesurer les propriétés diélectriques des matériaux (sols, bétons, roches, etc.), (2) l’application du radar géophysique pour détecter des cibles souterraines ou des hétérogénéités de teneur en eau, et (3) la stabilisation des sols par les nouveaux liants biosourcés.
Concrètement, en ce qui concerne les mesures diélectriques, il existe de nombreuses sondes commerciales capables de réaliser ces mesures, mais leur taille est souvent trop petite pour nos problèmes, ou elles nécessitent des prélèvements, ce qui n’est pas toujours pratique. J’ai donc développé une sonde ouverte et non destructive pour tester les propriétés diélectriques des matériaux. Une première application était la mesure des vitesses d’onde EM (électromagnétiques) afin de déterminer plus précisément l’épaisseur de couches de chaussée dans un radargramme. Une autre application consistait à estimer le taux de corrosion des armatures dans le béton armé d'une pile de pont.
Pour ce qui est de l’application du radar géophysique, j'ai travaillé sur la détection des fuites d’eau dans les réseaux d'eau souterrains, un projet financé par Ferec en 2023. Bien que ce projet soit terminé, une thèse est en cours, en collaboration avec des collègues de l’université Grenoble Alpes, pour prolonger l'étude. Nous avons utilisé un Radar 3D pour visualiser les anomalies spécifiques liées à la fuite et les couches mouillées. Avec des collègues à Strasbourg, nous avons utilisé des outils d’IA afin d'améliorer l'efficacité de la détection.
Enfin, dans le cadre d’une thèse que je co-encadre avec des collègues de CentraleSupélec et de l’Université du Havre, je travaille sur les liants biosourcés, notamment sur un biopolymère issu de carapaces de crustacés et sur un biociment obtenu par précipitation calcaire induite par des bactéries pour stabiliser les sols. Les essais en laboratoire ont montré des résultats très intéressants. Nous souhaitons désormais passer à une échelle plus importante en construisant un vrai remblai en extérieur pour vérifier la durabilité de ces liants biosourcés dans les conditions climatiques et environnementales réalistes.
En tant que chercheure au Cerema, quels sont les sujets qui vous mobilisent au quotidien ?
De nombreux sujets me mobilisent au quotidien à différentes échelles de temps. A court terme, il s'agit surtout de mener à bien les études en cours, que ce soit sur les sujets de recherche, ou dans les expertises que je mène avec mes collègues sur différents chantiers. A moyen terme, je dois travailler au montage de nouveaux projets et à la recherche de financements pour les réaliser. A plus long terme, l'objectif est de soutenir une HDR (habilitation à diriger des recherches), ce qui nécessite d'encadrer des thèses et de publier des articles dans des revues internationales.
Comme mon travail est lié au changement climatique, je pense souvent à ce que cela signifie. Chaque année lors de mes randonnées en été dans les Alpes, je constate la disparition progressive des glaciers. Je suis aussi consciente des nombreux autres dommages créés par le changement climatique. Ces constats renforcent ma volonté de développer une recherche appliquée, capable d’apporter des réponses concrètes et adaptées aux défis actuels.
Le Cerema est labellisé institut Carnot avec Clim’adapt : qu’est-ce que cela représente pour vous en tant que chercheure ?
Je trouve que c’est une très bonne chose, car l'institut Carnot Clim’adapt met ainsi en évidence l'implication du Cerema dans ce sujet. Il montre que, au-delà des paroles et de la volonté, son implication se traduit par des actions concrètes.
La recherche nécessite des moyens pour financer les équipements, l’accueil de stagiaires et de doctorants, les missions ou encore les déplacements nécessaires aux collaborations scientifiques. Le dispositif Carnot constitue, à ce titre, un levier particulièrement utile pour soutenir le développement de projets, notamment ceux qui associent plusieurs équipes et sites du Cerema.
Par rapport à d’autres dispositifs de financement, le montage des dossiers Carnot est relativement accessible et la durée d’évaluation est assez courte. Donc cela m’aide vraiment beaucoup, et me permet aussi, en tant que chercheuse, de participer activement à ce domaine.
Le dispositif Carnot constitue, à ce titre, un levier particulièrement utile pour soutenir le développement de projets, notamment ceux qui associent plusieurs équipes et sites du Cerema.
Avez-vous déjà été lauréat d’un appel à projets de ressourcement scientifique de Clim’adapt, l’institut Carnot du Cerema ? Si oui, sur quel projet ?
Oui, j’ai bénéficié de deux financements dans le cadre des appels à projets de ressourcement scientifique de Clim’adapt, en 2023 lorsque j’étais à Angers, puis en 2025 à Rouen.
Le premier projet, financé en 2023 avait pour objectif de mesurer les propriétés diélectriques des matériaux à basse fréquence afin d’améliorer l’interprétation des résultats d’auscultation par radar géophysique. Cet enjeu est particulièrement important pour les nouveaux géomatériaux, dont les caractéristiques sont encore mal connues, notamment leur évolution dans le temps sous l’effet du vieillissement, de la dégradation ou encore des impacts liés au changement climatique. C’était la première fois que je portais un projet de recherche en propre. Le soutien de Clim'adapt a permis d'acheter un analyseur d’impédance et aussi un four UV. Ces équipements sont très utiles pour mener différents travaux, par exemple sur la corrosion des bétons ou sur la mesure de la teneur en eau dans des sols non saturés. Les résultats obtenus ont donné lieu à des publications dans des revues scientifiques et à des présentations lors de congrès internationaux. Ce projet a également constitué un véritable tremplin pour la suite de mes activités, en me permettant de monter de nouveaux projets ou de participer à d’autres initiatives, comme le projet FEREC ou des travaux de thèse menés avec CentraleSupélec et l’Université Grenoble Alpes.
En 2025, j’ai obtenu un deuxième financement pour le projet « Biobélix ». L’objectif de ce projet est de développer et de démontrer une solution de stabilisation des sols fondée sur la nature, en utilisant des liants biosourcés, pour renforcer durablement les remblais. Ce projet mobilise de nombreux partenaires, issus de différents sites du Cerema, à travers des équipes de recherche et des équipes opérationnelles, mais également des partenaires universitaires et une entreprise internationale. Il s’agit d’un projet très riche qui est abordé de différentes façons à l'aide de méthodes géotechniques, géophysiques et physicochimiques, et à différentes échelles du laboratoire au chantier. C’est un projet qui nous permet de travailler à long terme pour suivre la vie de l’ouvrage. Au-delà des résultats scientifiques attendus, c’est aussi une très belle opportunité de connaitre et de travailler avec des collègues de différents sites.
Quels sont les principaux défis que vous rencontrez dans vos recherches ?
Je rencontre plusieurs défis pratiques dans mes activités de recherche. Le premier concerne la capacité à maintenir ma passion pour des sujets nouveaux, parfois très éloignés de mon domaine habituel. Ensuite, il s’agit de me former sur ces sujets et de trouver les opportunités permettant de monter des projets dans différents domaines.
Pour ce qui est du travail en commun avec des chercheurs d’autres horizons, le défi est de bien écouter et de parvenir à comprendre les personnes issues de différents domaines. Il faut aussi savoir faire preuve de souplesse, comme l’eau qui peut prendre la forme de différents vases.
Pouvez-vous nous parler d’un projet dont vous êtes particulièrement fier ?
Je prends le projet "Biobélix" comme exemple, et je remercie encore une fois l’institut Carnot Clim’adapt pour son soutien. Je l’apprécie particulièrement pour sa dimension très transversale, car il couvre de nombreux domaines : les matériaux, l’évaluation, la phase de construction ou encore le cycle de vie de l’ouvrage. On peut creuser chaque aspect indépendamment, mais on peut aussi les combiner ensemble pour avoir une vue globale.
Grâce à ce projet, j’ai commencé à travailler sur la mécanique des sols. Avec mes collègues universitaires, on parle des propriétés à petite échelle, mais avec mes collègues du CER qui font des ouvrages réels, on parle du comportement à grande échelle. Pour réaliser ce projet, on n’a pas seulement besoin de la recherche académique, mais aussi besoin de l’expérience de chantier, notamment respecter les normes et les conditions réalistes. C’est une très bonne occasion pour comprendre le décalage ou la liaison entre laboratoire et chantier. J’ai appris et suis en train d’apprendre, et je vais sans doute continuer à apprendre beaucoup de choses à travers ce projet.
Selon vous, quelles sont les qualités essentielles pour être un bon chercheur ?
Aimer la recherche, vouloir donner son temps, avoir le courage pour aller jusqu’au bout.
Quel conseil donneriez-vous à celles et ceux qui souhaitent s’orienter vers la recherche ?
Ce n’est pas vraiment bien d’être un chercheur isolé, même si l’on peut entendre beaucoup de légendes sur les grands penseurs brillants. Les discussions avec des personnes de domaines différents sont nécessaires pour nous enrichir et nous donner des idées nouvelles. Il faut apprendre à se confronter avec d'autres points de vue et être capable de se remettre en question.
Quels sont, selon vous, les enjeux majeurs de la recherche dans votre domaine dans les années à venir ?
Dans mon domaine de l’application des outils géophysiques au génie civil, comme il s'agit d’un domaine très multidisciplinaire, je pense qu’un enjeu depuis longtemps est d’être sûr de ce que l’on interprète. C’est pourquoi nous avons toujours besoin de collecter de nombreuses données, un peu comme des médecins ou des détectives qui cherchent à établir un diagnostic. Par exemple, collecter des informations sur les matériaux par des prélèvements, avoir des échanges avec des spécialistes des domaines géotechnique, géochimique et mathématique, mais aussi avec des professionnels disposant d’une expérience pratique des travaux sur le terrain.
Est-ce qu’il y a des questions qui restent pour vous des énigmes ou que vous souhaiteriez approfondir ?
Oui, beaucoup, quasiment dans tous les sujets sur lesquels j’ai travaillé. Donc, je ne peux pas répondre à cette question. J'entends souvent une phrase : quand on termine une thèse, la conclusion est qu’il faut continuer par une autre thèse.
Avez-vous des collaborations avec d’autres laboratoires, institutions ou acteurs du territoire ?
Je travaille avec plusieurs universités et écoles en région Normandie, notamment l’Université du Havre, l’Université de Rouen et le CESI. Par ailleurs, je réalise également des travaux d’expertise pour des collectivités et des entreprises locales.
Participez-vous à des projets européens ou internationaux ?
Depuis l’année derrière, l’équipe de recherche ENDSUM travaille sur un projet Européen Interreg BONSAI (Boosting flood resilience in estuarine systems anticipating shifting climate zones). Dans ce projet, où interviennent des collègues belges, néerlandais et allemands, mon activité consiste à montrer la possibilité d’utiliser de nouveaux matériaux biosourcés pour renforcer des digues et augmenter leur résilience, et à appliquer le géoradar à la surveillance des ouvrages.
Menez-vous des activités complémentaires à la recherche (enseignement, expertise, encadrement d’étudiants) ? Si oui, pouvez-vous nous en dire plus ?
En ce qui concerne l’enseignement, quand j’étais à l’agence d’Angers, j’ai fait quelques TDs et TPs de chimie à l’université d’Angers.
Pour ce qui est des activités d'expertise, l’équipe de recherche ENDSUM du Cerema a été contactée pour évaluer un site sur la commune de Caen. Une fuite importante d'eau a été constatée dans une canalisation d'eau chaude dans une tranchée en raison d'une vanne défectueuse. J’ai participé à cette mission qui consistait à utiliser la méthode radar afin de vérifier l'environnement de cette fuite, notamment la structure de la tranchée, et d'identifier un ravinement possible créé par cette fuite sous la structure de voirie, pouvant induire une faiblesse structurelle future.
Par ailleurs, ENDSUM a été contactée à deux reprises pour évaluer les structures souterraines de parkings à Rouen par radar 3D. J’ai participé à ces deux missions. Pendant les mesures, et après pour les interprétations, j’ai eu beaucoup d’échanges avec les collègues qui travaillent sur les fondations d'ouvrages. J’ai appris beaucoup de choses qui sont très intéressantes, et très importantes pour m’aider à interpréter les radargrammes.
Pour ce qui est de l’encadrement, j’ai encadré trois stages de M2, qui étaient liés aux mesures diélectriques, (1) Caractérisation des propriétés diélectriques des bétons bitumineux en fonction de la température ; (2) : Analyse diélectrique des liants modifiés par spectroscopie d’impédance ; (3) Mesures diélectriques dans les sols en fonction de leur teneur en eau. Je suis en train de co-encadrer deux thèses : (1) sur le « comportement monotone des sols cimentés par des liants biosourcés » avec des collègues à CentraleSupelec, travail à la base du projet Biobélix ; (2) sur la « détection de fuites dans les réseaux d’eau souterrains à partir d’analyses radar » avec des collègues de l’université Grenoble Alpes, qui est la suite du projet Ferec.
Intervenez-vous dans des forums, colloques ou événements scientifiques ? Si oui, lesquels ?
J’ai participé à plusieurs congrès internationaux pour présenter mes travaux portant notamment sur les mesures diélectriques par sonde non destructive et la détection des fuites par radar. Parmi ces événements, je peux citer :
- Le 14e International Workshop on Impedance Spectroscopy, du 29 septembre au 1er octobre 2021 à Chemnitz (Allemagne) ;
- La 14e ISEMA Conference Down Under, du 25 au 29 septembre 2023 à l’Université du Queensland, à Brisbane (Australie) ;
- La 20e International Conference on Ground Penetrating Radar, du 23 au 27 juin 2024 à l’Université de Jilin, à Changchun (Chine).
J’ai également présenté mes travaux lors de congrès nationaux, comme les Journées techniques Route 2024, les 7 et 8 février 2024 à Nantes, ainsi que lors de la Journée scientifique organisée par la fondation d’entreprise FEREC, le 27 mars 2026 à Paris.
Par ailleurs, j’ai eu l’occasion de présenter mes travaux lors de plusieurs réunions scientifiques organisées par le Cerema.
Un dernier message à partager ?
Dans le cadre de l'adaptation des ouvrages aux changements climatiques, l'appui de Carnot est essentiel pour aider les jeunes chercheurs à développer leurs projets de recherche.
Publications de Benhui Fan
Chercheure au sein de l’équipe de recherche ENDSUM du Cerema
Titulaire d’un doctorat de l’École Centrale Paris consacré à l’amélioration des propriétés diélectriques des matériaux polymères pour le stockage de l’énergie, Benhui développe aujourd’hui des travaux de recherche à l’interface entre la science des matériaux, l’électromagnétisme et le génie civil. Ses recherches portent notamment sur la caractérisation diélectrique des matériaux, le développement de méthodes d’auscultation non destructives par radar pour la détection d’anomalies souterraines et l’évaluation des infrastructures, ainsi que sur la stabilisation des sols à l’aide de liants biosourcés. Elle participe actuellement à plusieurs projets de recherche nationaux et européens, parmi lesquels le projet Interreg BONSAI et le projet Biobélix, consacré au développement de solutions de stabilisation des sols fondées sur la nature.
Elle est également auteure de plusieurs publications scientifiques, dont des travaux récents sur l’utilisation du radar et de l’analyse diélectrique pour la détection de fuites dans les réseaux enterrés.