Plateforme intégrée de caractérisation expérimentale/numérique pour la conception de matériaux poreux innovants

点击翻译按钮获取中文摘要

Les matériaux poreux tels que les mousses polymériques ou les fibreux sont couramment utilisés dans l'industrie des transports (particulièrement en aéronautique), de la construction civile et des emballages pour leurs très bonnes propriétés mécaniques en rapport à leur faible poids et leur capacité isolante (acoustique, thermique, perméabilité aux gaz/liquides). La fonctionnalisation de ces matériaux (c.-à-d. leur capacité à assurer plusieurs fonctions, p.ex. structure mécanique et isolateur acoustique) est un objectif auquel sont confrontés plusieurs secteurs industriels canadiens. Dans le domaine des transports et des emballages, l'utilisation de matériaux performants avancés plus légers apporterait une réduction de la consommation en carburant et des émissions de gaz à effet de serre. Dans les moteurs d'avion en particulier, elle permettrait aussi de réduire la pollution sonore au voisinage des aéroports. Le Laboratoire d'analyse vibratoire et acoustique (LAVA) de Polytechnique Montréal s'est spécialisé dans la conception et la fabrication de matériaux micro-structurés fonctionnels. Les principaux défis techniques associés sont : 1) la détermination de la structure poreuse optimale (p.ex. densité, taille et homogénéité des bulles, épaisseur des parois) et 2) la détermination des conditions opératoires du procédé de fabrication pour arriver à produire cette structure optimale de façon contrôlée. Pour relever ces défis et réaliser des matériaux innovants, les chercheurs proposent de mettre en place une plateforme intégrée de caractérisation pour comprendre la dynamique de formation de mousses polymériques, ainsi que les phénomènes physiques complexes de dissipation du son à l'intérieur de matériaux poreux. La plateforme unique au monde intégrera et exploitera un tube d'impédance avec terminaison anéchoque, un tortuosimètre à ultrason et le simulateur GeoDict(TM), afin de fournir les multiples données expérimentales et numériques nécessaires pour alimenter les outils de prédiction numérique développés par les chercheurs. Chacun de ces composants lui-même est rare au Canada. L'obtention de la plateforme proposée est critique pour soutenir les recherches fondamentales en cours, afin de guider efficacement l'optimisation des propriétés des matériaux tout en facilitant l'interprétation des résultats. Les résultats de recherche attendus par les partenaires industriels du LAVA dans les deux prochaines années sont nécessaires à l'essor de la technologie et à l'innovation canadienne. Actuellement, 2 postdocs, 6 doctorants et 1 étudiante à la maitrise dépendent de l'acquisition de cette plateforme afin de compléter leurs travaux. En 2021, 6 PHQ supplémentaires requerront l'utilisation de la plateforme, et des dizaines d'autres s'ajouteront au fil de ans. Dès la première année, au-delà de 400 étudiants de tous les cycles en ingénierie auront accès à la plateforme, et les outils de prédiction numérique résultants seront disponibles en open source.