Projet ANR-11-BS09-0021 – Metakoustik : Approche rationnelle pour la réalisation de métamatériaux pour l’acoustique ultrasonore
Programme : Blanc - SIMI 9 - Sciences de l'ingéniérie, matériaux, procédés, énergie (Blanc SIMI 9)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Olivier Mondain-Monval (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (CNRS) - DELEGATION  AQUITAINE LIMOUSIN)
Partenaires : Laboratoire du Futur; Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine; Centre de Recherche Paul Pascal; Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux; Laboratoire public
Montant : 479704.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 48 mois
Résumé : Metakoustik: Approche rationnelle pour la réalisation de métamatériaux pour l’acoustique ultrasonoreCe projet a pour objectifs la conception, la synthèse et la caractérisation de métamatériaux acoustiques agissant dans le domaine des fréquences ultrasonores (fréquence typiquement supérieure à 20 kHz). Nous proposons d’explorer des méthodes de fabrication basées sur la microfluidique et l’émulsification afin de réaliser des particules colloïdales qui se comportent comme des inclusions localement résonantes et qui présenteront des propriétés acoustiques exotiques.
Réalisation et caractérisation acoustique d'inclusions résonantesL’objectif général à long terme de ce projet est la synthèse et la caractérisation acoustique de métamatériaux acoustiques. Nous avions fixé deux méthodes pour y arriver :1)	Synthèse de particules « cœur-écorce » et « air-écorce » de dimensions ajustées (Task 1.1) puis leur caractérisation acoustique (Task 2)2)	Synthèse d’émulsions « résonantes » calibrées (Task 1.2) et leur caractérisation acoustique (Task 3.) 
Techniques de fabrication / techniques de caractérisationFabrication: Microfluidique, Formulation, EmulsificationCaractérisation acoustique: Mesures d'atténuation et de transmission acoustiques
Résumé de la soumission : Ce projet vise à la conception, la fabrication et la caractérisation d’un nouveau métamatériau acoustique agissant dans le domaine de fréquences compris entre typiquement 20 kHZ et 1MHz. Nous proposons d’utiliser des techniques typiques de la matière molle (plus précisément les techniques microfluidiques et d’émulsification contrôlée) pour fabriquer des objets colloïdaux de structures complexes, de taille comprise entre typiquement 1 et 100 µm, conçus pour agir comme des inclusions localement résonantes dans des matrices solides. Des prédictions théoriques et des expériences récentes ont montré que ces inclusions donnent des propriétés acoustiques non conventionnelles aux matrices hôtes. En jouant sur la nature chimique, la taille, la géométrie et leurs propriétés élastiques, nous visons à l’obtention des propriétés suivantes :-	Matériaux à module de compression négatif ou à densité effective négative. Ces matériaux posséderaient alors les caractéristiques de matériaux hautement absorbants ou de miroirs acoustiques quasi-parfaits à une fréquence définie et ajustable.-	Matériaux double-négatifs. Ces matériaux présenteraient alors le phénomène de réfraction négative permettant ainsi la réalisation de lentilles acoustiques planes sans aberration ou de hyper-lentille acoustique.
Résultats : Situation le 7/4/14
Résultat marquant 1: Observation de pics de résonances très intenses dans les milieux dilués de billes de polymères poreuses dans une matrice gel
Résultat marquant 2: Observation des premières fenêtres d'indice acoustique négatif
Résultat marquant 3: Obtention de particules métalliques de forme et de taille contrôlable à façon
Perspectives : Systèmes «coeur-écorce«: Nous avons identifié une situation expérimentale réaliste pour la réalisation de particules «coeur-écorce« fortement résonantes. Nousd evons réduire la taille de l'écorce à 1/10ième de celle du coeur et utiliser un polymère de type PDMS
Emulsions «résonantes«: Nous devons accroitre le contraste de vitesse du son entre les inclusions et la matrice environnante. Nous avons identifié deux systèmes expérimentaux possibles: des polymères poreux et des aérogels de silice.
Publications et brevets : Publications
1.	‘Millifluidic production of metallic microparticles’, Rawad Tadmouri, Marta Romano, Fabien Guillemot, Olivier Mondain Monval, Régis Wunenburger, Jacques Leng, Soft Matter 8, 10704 (2012)
2.	‘Constraints on the design of core-shell resonators of locally resonant acoustic metamaterials’, L. Bos, L. Lukyanova, R.Wunenburger, Physical Review B 86, 184107 (2012)
3.	‘Sharp acoustic multipolar-resonances in highly monodisperse emulsions’, T. Brunet, S. Raffy, B. Mascaro, J. Leng, R. Wunenburger, O. Mondain-Monval, O. Poncelet and C. Aristégui, Applied Physics Letters 101, 011913 (2012)
4.	‘Microfluidic synthesis of core-shell particles: toward micro-mechanical resonators for acoustic metamaterials’, L. Lukyanova, L. Séon, A. Aradian, O. Mondain-Monval, J. Leng, R. Wunenburger,  Journal of Applied Polymer Science 128 (6), 3512–3521 (2013)
5.	‘Impact of polydispersity on multipolar resonant scattering in emulsions’, B. Mascaro, T. Brunet, O. Poncelet, C. Aristégui, S. Raffy, O. Mondain-Monval, J. Leng, Journal of the Acoustical Society of America 133 (4), 1996 (2013)
6.	'Soft Acoustic Metamaterials', Thomas Brunet, Jacques Leng, Olivier Mondain-Monval, Science 342, 323 (2013)
7.	'Tuning Mie scattering resonances in soft materials with magnetic fields', Thomas Brunet, Kevin Zimny, Benoit Mascaro, Olivier Sandre, Olivier Poncelet, Christophe Aristégui, Olivier Mondain-Monval, Physical Review Letters 111, 264301 (2013)
8.	'Design of a fluorinated magneto-responsive material with tunable acoustic properties', Kevin Zimny, Benoit Mascaro, Thomas Brunet, Olivier Poncelet, Christophe Aristégui, Jacques Leng, Olivier Sandre, and Olivier Mondain-Monval, Journal of Materials Chemistry B 2, 1285 (2014)