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Catégorie : Soutenances de thèse et de HDR

Jeudi 25 octobre 2018 : Soutenance de thèse de Shuibao QI : Métamatériaux et Métasurfaces Acoustiques pour la Collecte d’Énergie

 

Shuibao QI, Doctorant au sein de l'équipe "Micro et nanosystèmes" de l'Institut Jean Lamour soutient sa thèse intitulée :

"Métamatériaux et Métasurfaces Acoustiques pour la Collecte d’Énergie"

 

Date et lieu :
Jeudi 25 octobre 2018 à 14h00
Campus Artem, Nancy
Amphithéâtre 100

 

Composition du jury :

Rapporteurs :

- M. Bahram Djafari-Rouhani
Professeur Emérite, Université de Lille 

- M. Vincent Tournat
Directeur de Recherches CNRS, Université Le Mans

Examinateurs :

- Mme. Miso Kim
Professeur à Korea Research Institute of Standards and Science (Corée du Sud)

- M. Nico Declercq
Professeur, Georgia Tech Lorraine

- M. Jean-François Gangauffer
Professeur, Université de Lorraine

 Directeur de thèse :

- M. Badreddine Assouar
Chargé de Recherches CNRS, Institut Jean Lamour

Invité :

- M. Yong Li
Professeur de Recherche, Tongji Université (Chine) 

 

Résumé :
Artificiels structurés, présentent des propriétés inédites et des aptitudes uniques pour la manipulation d’ondes en général. L’avènement de ces nouveaux matériaux a permis de dépasser les limites classiques dans tout le domaine de l’acoustique-physique, et d’élargir l’horizon des recherches fondamentales. Plus récemment, une nouvelle classe de structures artificielles, les métasurfaces acoustiques, présentant une valeur ajoutée par rapport aux métamatériaux, avec des avantages en termes de flexibilité, de finesse et de légèreté de structures, a émergé. Inspirés par ces propriétés et fonctionnalités sans précédent, des concepts innovants pour la collecte d’énergie acoustique avec ces deux types de structures artificielles ont été réalisés dans le cadre de cette thèse. Tout d’abord, nous avons développé un concept à base d’un métamatériau en plaque en se basant sur le de l’approche de bande interdite et des modes de défaut permis par le mécanisme de Bragg. Dans la deuxième partie de cette thèse, des métasurfaces d’épaisseur sublongueur d’onde et ultra-minces composées d’unités labyrinthiques ou de résonateurs de Helmholtz ont été conçues et étudiées pour s’atteler à la focalisation et au confinement de l’énergie acoustique. Cette thèse propose un nouveau paradigme de collecte d’énergie des ondes acoustiques à base des métamatériaux et métasurfaces. La collecte de cette énergie acoustique renouvelable, très abondante et actuellement perdue, pourrait particulièrement être utile pour l’industrie de l’aéronautique, de l’automobile, du spatial, de l’urbanisme.

Mots clés : métamatériaux acoustique, la collecte d’energie, ondes acoustiques, matériaux piézoélectriques, métasurfaces acoustiques

 

Abstract :
Phononic crystals (PCs) and acoustic metamaterials (AMMs), well-known as artificially engineered materials, demonstrate anomalous properties and fascinating capabilities in various kinds of wave manipulations, which have breached the classical barriers and significantly broaden the horizon of the whole acoustics field. As a novel category of AMMs, acoustic metasurfaces share the functionalities of AMMs in exotic yet compelling wave tailoring. Inspired by these extraordinary capabilities, innovative concepts of scavenging acoustic energy with AMMs are primarily conceived and sufficiently explored in this thesis. Generally, a planar AMM acoustic energy harvesting (AEH) system and acoustic metasurfaces AEH systems are theoretically and numerically proposed and analyzed in this dissertation. At first, taking advantage of the properties of band gap and wave localization of defect mode, the AEH system based on planar AMM composed of a defected AMM and a structured piezoelectric material has been proposed and sufficiently analyzed. Secondly, subwavelength (λ/8) and ultrathin (λ/15) metasurfaces with various lateral configurations, composed of labyrinthine and Helmholtz-like elements, respectively, are designed and analyzed to effectively realize the acoustic focusing and AEH. This thesis provides new paradigms of AEH with AMMs and acoustic metasurfaces, which would contribute to the industries of micro electronic devices and noise abatement as well.

Keywords : acoustic metamaterial, energy harvesting, acoustic waves, piezoelectric materials, acoustic metasurfaces