Projet ANR-15-CE08-0024 – BRENNUS : Revêtements fonctionnels acoustiques à base de Métamatériaux souples
Programme : Matériaux et procédés (DS0303) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Olivier PONCELET (Institut de Mécanique et d'Ingénierie)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public; Laboratoire public
Montant : 460120.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 42 mois
Résumé : Les métamatériaux acoustiques constituent une nouvelle génération de matériaux très prometteurs dont les propriétés hors du commun, basées sur des valeurs "exotiques" de leur indice acoustique (nulle, infinie, imaginaire ou encore négative), laissent entrevoir des solutions avancées pour de nombreuses applications telles que le contrôle spatial de champ (imagerie haute résolution et filtrage spatial) ou encore l’ultra-absorption et l'invisibilité acoustique (isolation et furtivité). Parmi les différentes classes de métamatériaux, les milieux localement résonants permettent de contrôler la propagation des ondes de grandes longueurs d’onde, avec de faibles épaisseurs, grâce à des petits résonateurs basse fréquence.
Il y a actuellement un engouement certain pour des applications telles que l’isolation sonore dans le domaine de l’audible et la furtivité en acoustique sous-marine. Par ailleurs, l’instrumentation ultrasonore et l’imagerie représentent également des enjeux de taille. Cependant, beaucoup de métamatériaux acoustiques restent encore à l’état de concepts à l’heure actuelle.
Les techniques de fabrication empruntées au monde de la matière molle ouvrent de nombreuses pistes quant à la réalisation de nouveaux matériaux tant elles sont nombreuses et variées en termes de procédés mis en jeu et de propriétés physico-chimiques des constituants (polymères par exemple). Forts de nos récents développements sur les résonateurs macro-poreux de type mousse de polymère, véritables briques élémentaires de nos métamatériaux acoustiques, nous pouvons sérieusement envisager la fabrication de plusieurs dispositifs acoustiques grâce à la large gamme d’indice acoustique que nous avons atteinte expérimentalement.
Ce projet est un projet pluridisciplinaire entre trois laboratoires bordelais impliquant des experts de la physique des ondes, de la matière molle et de la micro-fluidique. Le consortium collabore activement depuis 5 ans autour des métamatériaux acoustiques obtenus par des techniques de la matière molle. Cette collaboration étroite bénéficie d’une proximité géographique et de compétences complémentaires pour relever de nombreux défis en termes de formulation et de mises en évidence de phénomènes acoustiques complexes.
Le défi "matériaux" consiste à développer une nouvelle classe de revêtements acoustiques basés sur des concepts type métamatériaux, faciles à mettre en forme et à produire en grandes quantités. Dans un premier temps, la "méta-matière" pourra se présenter sous la forme d’une dispersion fluide de type peinture qui pourra ensuite être polymérisée sur de grandes surfaces pour obtenir des revêtements souples qui pourront également être structurés par lithographie douce et mis en forme par moulage. Dans ce projet, les possibilités de synthèse et de structuration de nos résonateurs sous forme de dispositifs acoustiques sont très larges grâce aux nombreuses techniques qui seront employées.
Le défi "physique des ondes" concerne la conception et la démonstration de fonctions acoustiques ciblées. Les fonctions choisies, en lien avec des ruptures technologiques très attendues dans le domaine, auront pour vocation première l’absorption par des revêtements sub-longueur d’onde dans un contexte d’isolation et de furtivité, puis le contrôle spatial de champ pour le filtrage spatial, la modulation de front d’onde et l'invisibilité acoustique.
Le déroulement du programme BRENNUS est le suivant:
1.	Chimie et synthèse de micro-résonateurs selon divers critères (géométrie, traitement de surface, production de masse) et formulation de la matrice hôte
2.	Structuration et mise en forme des métamatériaux en utilisant des techniques de matière molle dans le but de réaliser des revêtements acoustiques souples
3.	Réalisation de trois types de démonstrateurs:
a.	Revêtements sub-longueur d’onde pour l’isolation et la furtivité
b.	Revêtements de transducteurs ultrasonores pour le filtrage spatial
c.	Couches anisotropes pour capes d’invisibilité