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Category: Actualités générales

Métasurfaces acoustiques : publication dans Nature Reviews Materials du 17 octobre 2018

Dans un article publié le 17 octobre 2018 par Nature Reviews Materials, un chercheur de l’IJL a démontré l’aptitude des métasurfaces à contrôler les ondes. Ce travail a été réalisé en collaboration avec des chercheurs de laboratoires américain, chinois et saoudien.

Cet article met en exergue les propriétés uniques et les fonctionnalités innovantes des métasurfaces - de nouveaux matériaux apparus en 2013 - en matière de manipulation d’ondes.

Les métasurfaces acoustiques tiennent leurs caractéristiques de l’interaction entre ondes acoustiques et matériaux spécifiquement designés. Ces métasurfaces sont des matériaux artificiels 2D ayant une épaisseur sub-longueur d’onde et capables de donner une trajectoire arbitraire mais désirée à une propagation d’onde. Les propriétés et fonctionnalités offertes par les métasurfaces reposent principalement sur leurs designs et géométries. Ce concept de "Materials by Design" est inédit et présente un degré de liberté et un intérêt majeurs pour la manipulation d’ondes acoustiques.

L’émergence de ce champ disciplinaire est motivée par l’idée de manipuler de manière totalement libre la propagation des ondes acoustiques avec des structures compactes et ultra-minces. Elle est gouvernée par les principes de la physique des ondes, qui fournissent les règles du design et de la conception ainsi que les fonctionnalités souhaitées.

Ces matériaux 2D, rationnellement designés, présentent une réelle valeur ajoutée et des fonctionnalités uniques et inédites par rapport à leurs prédécesseurs, les métamatériaux acoustiques. Ils ouvrent ainsi une voie très prometteuse au contrôle efficace de la propagation du son et de l’ingénierie associée.

Cet article porte sur les principaux designs des métasurfaces acoustiques et la stratégie de design choisie en fonction des phénomènes physiques à élucider et des démonstrateurs à réaliser.

Les trois points suivants sont développés dans l’article :

- Les métasurfaces réflectives pour les applications de focalisation et de collecte d’énergie acoustique.

- Les métasurfaces transmissives et leurs fonctionnalités originales pour les applications en holographie acoustique, en propagation asymétrique ou encore pour les vortex acoustiques.

- L’absorption acoustique en régime très basses fréquences par des métasurfaces ultra-minces en présentant des résultats originaux constituant l’état de l’art actuel.


Il s’agit du premier article sur les métasurfaces acoustiques publié dans une revue scientifique. Il acte la valeur ajoutée que présentent ces structures artificielles, leur fort impact sur la physique des ondes (loi de Snell généralisée) et les applications concrètes et uniques qu’elles permettent de réaliser ou d’améliorer.


Référence : Badreddine Assouar et al., Nature Materials 2018

Contact chercheur : badreddine.assouar@univ-lorraine.fr

Lien le résumé de l'article sur le site de Nature : www.nature.com/articles/s41578-018-0061-4


Légende de la figure : exemple d’une métasurface absorbante en basse fréquence de 1mm d’épaisseur opérant comme un "entonnoir acoustique = acoustic sink".