Développement d’un matériau poroélastique à architecture graduée pour une protection auditive optimale

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La présente demande concerne le développement de matériaux poroélastiques à architecture graduée afin d’améliorer le comportement vibroacoustique des bouchons d’oreille. Les bouchons « standards » sont faits en mousse homogène à cellules fermées ou bien en matériau viscoélastique monophasique et leur principale mission est de fournir l’atténuation acoustique (AA) la plus adaptée. Cependant, ces bouchons sont connus pour créer un inconfort auditif, appelé effet d’occlusion (EO), qui se caractérise par une amplification des sons générés à l’intérieur du corps et rayonnés dans le conduit auditif. Dans ce programme de recherche, je propose de développer des matériaux poroélastiques à architecture graduée permettant de diminuer cette source d’inconfort tout en conservant leur performance en atténuation. Par exemple, les cellules du bouchon en contact avec le milieu extérieur sont totalement fermées afin d’assurer l’AA et celles à l’autre extrémité sont partiellement ouvertes afin d’absorber l’énergie acoustique dans le conduit auditif et ainsi diminuer l’EO. Cette gradation microstructurale sera étudiée pour deux catégories de bouchon : (1) les bouchons faiblement comprimés radialement dans le conduit pour lesquels une description fine de l’architecture peut être réalisée et (2) les bouchons fortement comprimés radialement modélisés comme des solides équivalents. L’optimisation de l’architecture du matériau composant le bouchon nécessite tout d’abord d’établir des liens entre les deux indicateurs du confort auditif (i.e., AA et EO) et les principales propriétés vibroacoustiques du matériau comprimé (i.e., absorption, perte par transmission). La modélisation de ces dernières propriétés est reliée à trois principaux défis qui seront étudiés: (1) la prise en compte des conditions de frontière bouchon/conduit en incluant les détails de la microstructure pour les bouchons faiblement comprimés, (2) le développement de nouvelles méthodes de caractérisation des propriétés physiques équivalentes pour les bouchons fortement comprimés et (3) la modélisation et l’optimisation de la gradation de l’architecture poreuse quel que soit le taux de compression. Les connaissances acquises lors de ce projet permettront alors d’aboutir à des matériaux innovants pour les bouchons d’oreille qui, par le contrôle de l’atténuation et la minimisation de l’effet d’occlusion, augmentent leur temps de port limitant ainsi la surdité professionnelle qui affecte encore des millions de travailleurs à travers le monde. Toutes ces avancées sur la modélisation et la caractérisation des matériaux poroélastiques gradués et contraints latéralement pourront aussi profiter aux secteurs industriels (i.e., aéronautique, automobile) pour lesquels le confort acoustique apporté par les matériaux est un atout et une source d’avantage compétitif.