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Actualités scientifiques


10 décembre 2018


Métasurfaces acoustiques, des pistes prometteuses pour manipuler le son



En cinq ans, les métasurfaces acoustiques ont révolutionné le contrôle des ondes acoustiques par les matériaux. Une équipe internationale, dont un chercheur de l’Institut Jean Lamour, a publié un état de l’art de ce champ disciplinaire dans la revue Nature Reviews Materials. Il couvre la physique fondamentale sur laquelle s’appuie la création de ces matériaux artificiels 2D, ainsi que leur pouvoir applicatif, notamment en aéronautique et en holographie.

Une collaboration internationale impliquant un chercheur CNRS de l’Institut Jean Lamour (IJL, CNRS/Université de Lorraine) a publié un état de l’art des métasurfaces acoustiques. Ces matériaux ultrafins, confectionnés en laboratoire, notamment par impression 3D, permettent de manipuler la propagation des ondes acoustiques. De façon générale, les chercheurs de cette discipline maîtrisent les propriétés des matériaux en jouant sur leur design et leur architecture. Ils conçoivent ainsi des structures à la carte, capables de réfléchir, absorber, ou transmettre les ondes dans les différentes gammes de fréquence souhaitées. Cela leur permet de manipuler, de manière extrêmement contrôlée, les trajectoires de propagation d’onde.

La diversité fonctionnelle de ces nouveaux matériaux engendre des applications tout aussi étendues. Par exemple, des métasurfaces réflectives pourraient servir à la collecte d’énergie. Utilisées dans des revêtements, elles réfléchiraient le son en direction de spots dans lesquels le bruit serait reconverti en énergie électrique. Dans un autre cadre, les métasurfaces transmissives aideraient au développement de l’holographie acoustique et au traitement biomédical par les ultrasons. Le concept d’invisibilité acoustique, un dispositif déviant les ondes, est également envisagé. Enfin, le caractère ultramince de ces matériaux - jusqu’au centième d’une longueur d’onde, voire en deçà - apporte une valeur ajoutée à l’absorption en très basses fréquences. Peu encombrants et légers, les absorbants à base de métasurfaces pourraient remplacer, par exemple, les matériaux existant dans les fuselages d’avions en vue de réduire le bruit des moteurs.

© IJL
© IJL
Exemple d’une métasurface absorbante en basse fréquence de 1mm d’épaisseur opérant comme un « entonnoir acoustique = acoustic sink ».

 



Références :

Acoustic metasurfaces,
B. Assouar, B. Liang, Y. Wu, Y. Li, J-C. Cheng and Y. Jing
Nature Review Materials 3, (2018)
DOI : https://doi.org/10.1038/s41578-018-0061-4


Contact chercheur :
Badreddine Assouar – IJL


Contact communication INSIS :
insis.communication@cnrs.fr



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