Ingénierie du désordre en matière molle pour l'acoustique – IDEA

Nous proposons de développer un procédé robotisé de fabrication de matériaux mous basés sur une répartition spatiale 3D contrôlée d’inclusions sphériques déposés dans un fluide porteur. Les matériaux visés sont désordonnés mais présentent des corrélations spatiales spécifiques entre inclusions. Ils seront conçus et fabriqués pour être résonants dans le domaine de l’acoustique ultrasonore et seront à la base d’une étude fondamentale portant sur l’influence d’un désordre corrélé sur la propagation des ultrasons.
Le procédé de fabrication embarque microfluidique à façon et robotisation et sera développé ici pour la première fois sous forme discrète (type jet d'encre) avec comme objectif principal d’imprimer en volume des inclusions sphériques (100 µm - 1 mm) suspendues dans un gel à seuil. Par une analyse expérimentale et théorique des rôles couplés des paramètres d’écriture (vitesse d’éjection des gouttes, taille des gouttes) et des propriétés des inclusions (densité, tension de surface) et du gel (rhéologie, seuil, plasticité), nous établirons un modèle rationnel de la cinétique d’impact et d’enfouissement de gouttes ou de billes dans le gel, et son arrêt progressif à une profondeur déterministe. Ce modèle conduira à une stratégie d’impression adaptée à la réalisation des matériaux au désordre programmé.
La possibilité de fabriquer ces matériaux est particulièrement adaptée à l’étude des ultrasons. Outre le comportement local parfois extraordinaire des inclusions, nous aborderons ici l’impact de leurs corrélations structurelles sur les ondes multi-diffusées. Guidés par des simulations, des expériences et une approche théorique du transport des ondes dans les milieux complexes, nous étudierons les grandes classes de désordre structurel pour bâtir un diagramme de phase des modes de transport à 3D dévoilant les importances respectives des propriétés résonantes des inclusions, de leur densité, mais aussi et surtout de la nature et du degré des corrélations structurelles.