Conception, caractérisation et modélisation multi-échelle de matériaux poreux passifs et actifs: application en acoustique

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À l'échelle de Planck (10E-33 cm), l'espace est décrit comme une mousse quantique. À l'échelle du cosmos (>10E26 cm), les galaxies se distribuent suivant la structure d'une mousse cosmique. Plus près de nous, des milieux poreux naturels se forment (nid d'abeille, sol, roche, os, éponge de mer). Cette omniprésence et les propriétés remarquables de ces milieux ont longtemps fasciné les ingénieurs qui s'en sont inspirés pour créer des matériaux poreux adaptés à différentes applications: absorption et isolation sonore, refroidissement de composantes électroniques, implant et substitut osseux, structure légère, absorption d'impacts, électrode poreuse pour piles à combustible, filtration et purification de l'eau. En acoustique, les matériaux poreux sont inefficaces en basses fréquences (< 500 Hz) pour de faibles épaisseurs à cause de la passivité de leurs mécanismes de dissipation. Cette passivité impose des limites physiques basses fréquences - i.e., absorption sonore nulle à 0 Hz. Ce blocage vient d'une compréhension des phénomènes de dissipation qui est limitée à l'échelle macroscopique. Les modèles développés pour les matériaux poreux complexes sont des modèles semi-empiriques basés sur des propriétés macroscopiques apparentes (porosité, perméabilité, tortuosité, etc.). Ainsi, la science de l'acoustique ignore la science locale des matériaux réels et fonctionne par conséquent en vase clos. C'est grâce aux percées scientifiques récentes permettant d'accéder à la microstructure 3D des matériaux poreux qu'une approche microstructurale est aujourd'hui possible. Il s'agit par conséquent au cours de ce programme de recherche de saisir une opportunité qui pourrait bouleverser notre compréhension des phénomènes acoustiques en répondant aux problématiques suivantes: (P1) Comment optimiser l'architecture microstructurale d'un matériau poreux pour obtenir le macro-comportement acoustique souhaité. (P2) Comment s'affranchir de la passivité des mécanismes de dissipation locaux qui limite l'absorption acoustique d'un matériau poreux en basses fréquences. (P3) Comment traduire une architecture microstructurale virtuelle optimisée en un matériau poreux réel.