Projet ANR-13-BS09-0003 – Metaudible : Conception de Metamatériaux absorbants le son dans la gamme audible
Programme : Blanc - SIMI 9 - Sciences de l'Ingénierie, Matériaux, Procédés, Energie (Blanc SIMI 9) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Jean-Philippe Groby (Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine, UMR6613 CNRS/Univ. du Maine)
Partenaires : Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine; Laboratoire Quartz; Institut Pascal
Montant : 419662.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 48 mois
Résumé : La réduction et le contrôle du son est un enjeux majeure de notre société, particulièrement en ce qui concerne le bruit aux basses fréquences. La pollution sonore, inhérente aux activités humaines, a de large répercussion sur la santé comprenant gène, fatigue prématurée et troubles du sommeil. L'agence européenne pour l'environnement souligne que plus de 30% de la population de l'UE est exposée à ces nuisances. Les normes industrielles et les standards de vie imposent des structures de plus en plus légères et de plus en plus minces pour l'absorption des sons de fréquences plus en plus basses. La manière habituelle de résoudre ce problème est d'utilisation de complexes multicouches, la plupart du temps optimisés, de matériaux poreux. Or, les propriétés dissipatives des matériaux poreux ne reposent que sur le pertes visqueuses et thermiques. Ainsi, bien que particulièrement efficaces à hautes fréquences, ces matériaux souffrent d'un défaut d'absorption à basses fréquences, particulièrement en dessous de la fréquence dite de Biot (typiquement de l'ordre de 1000 Hz). En dessous de cette fréquence, un matériaux poreux est dans le régime visqueux, dans lequel les ondes acoustiques sont diffuses et ne se propagent plus. Durant ces dernières années, de nouvelles structures utilisant des matériaux poreux, telles que les métaporeux, les matériaux à doubles porosité ou les matériaux à porosité cul de sac, ont été proposées. Ces structures utilisent des mécanismes additionnels d'absorption et de dissipation créés par la présence d'hétérogénéités de volume ou de surface qui localisent l'énergie à l’intérieur de ces structures, et par la même permettent d'augmenter l'absorption de celles-ci. Cependant, cette amélioration n'est notable que dans le régime inertiel pour lequel les ondes acoustiques sont propagatives.
Le projet Metaudible est à la fois théorique et expérimental. Son objectif est de résoudre le problème de l'absorption du son à très basses fréquences en concevant et fabriquant un matériau absorbant très efficace dans cette gamme de fréquences et le plus fin possible. Pour cela, des mécanismes additionnels d'absorption et de dissipation seront utilisés, basés sur des phénomènes de résonances sublongueur d'onde, non-linéaire et de dissipation par contacts.
Des structures existantes (les métaporeux) seront améliorées en incorporant des résonateurs sublongueur d'onde optimisés dans un matériau poreux judicieusement choisi, tout ceci couplé avec des irrégularités de surfaces. En outre, de nouveaux métamatériaux (les matériaux métaudibles) seront conçus et fabriqués. Ils seront obtenus en combinant un nouveau matériau matriciel, composé d'un arrangement complexe de résonateurs ou de matériaux porogranulaires, à des résonateurs sublongueur d'onde optimisés, mais de dimension plus importantes ,et des irrégularités de surfaces. Ces matériaux seront fabriqués par une imprimante à cire 3D ou par frittage. Des expériences dédiées seront menées sur des bancs d'essai optimisés.