Approche rationnelle pour la réalisation de métamatériaux pour l’acoustique ultrasonore – Metakoustik

Fabrication: Microfluidique, Formulation, Emulsification
Caractérisation acoustique: Mesures d'atténuation et de transmission acoustiques

Situation le 7/4/14
Résultat marquant 1: Observation de pics de résonances très intenses dans les milieux dilués de billes de polymères poreuses dans une matrice gel
Résultat marquant 2: Observation des premières fenêtres d'indice acoustique négatif
Résultat marquant 3: Obtention de particules métalliques de forme et de taille contrôlable à façon

Systèmes «coeur-écorce«: Nous avons identifié une situation expérimentale réaliste pour la réalisation de particules «coeur-écorce« fortement résonantes. Nousd evons réduire la taille de l'écorce à 1/10ième de celle du coeur et utiliser un polymère de type PDMS
Emulsions «résonantes«: Nous devons accroitre le contraste de vitesse du son entre les inclusions et la matrice environnante. Nous avons identifié deux systèmes expérimentaux possibles: des polymères poreux et des aérogels de silice.

Publications
1. ‘Millifluidic production of metallic microparticles’, Rawad Tadmouri, Marta Romano, Fabien Guillemot, Olivier Mondain Monval, Régis Wunenburger, Jacques Leng, Soft Matter 8, 10704 (2012)
2. ‘Constraints on the design of core-shell resonators of locally resonant acoustic metamaterials’, L. Bos, L. Lukyanova, R.Wunenburger, Physical Review B 86, 184107 (2012)
3. ‘Sharp acoustic multipolar-resonances in highly monodisperse emulsions’, T. Brunet, S. Raffy, B. Mascaro, J. Leng, R. Wunenburger, O. Mondain-Monval, O. Poncelet and C. Aristégui, Applied Physics Letters 101, 011913 (2012)
4. ‘Microfluidic synthesis of core-shell particles: toward micro-mechanical resonators for acoustic metamaterials’, L. Lukyanova, L. Séon, A. Aradian, O. Mondain-Monval, J. Leng, R. Wunenburger, Journal of Applied Polymer Science 128 (6), 3512–3521 (2013)
5. ‘Impact of polydispersity on multipolar resonant scattering in emulsions’, B. Mascaro, T. Brunet, O. Poncelet, C. Aristégui, S. Raffy, O. Mondain-Monval, J. Leng, Journal of the Acoustical Society of America 133 (4), 1996 (2013)
6. 'Soft Acoustic Metamaterials', Thomas Brunet, Jacques Leng, Olivier Mondain-Monval, Science 342, 323 (2013)
7. 'Tuning Mie scattering resonances in soft materials with magnetic fields', Thomas Brunet, Kevin Zimny, Benoit Mascaro, Olivier Sandre, Olivier Poncelet, Christophe Aristégui, Olivier Mondain-Monval, Physical Review Letters 111, 264301 (2013)
8. 'Design of a fluorinated magneto-responsive material with tunable acoustic properties', Kevin Zimny, Benoit Mascaro, Thomas Brunet, Olivier Poncelet, Christophe Aristégui, Jacques Leng, Olivier Sandre, and Olivier Mondain-Monval, Journal of Materials Chemistry B 2, 1285 (2014)

Ce projet vise à la conception, la fabrication et la caractérisation d’un nouveau métamatériau acoustique agissant dans le domaine de fréquences compris entre typiquement 20 kHZ et 1MHz. Nous proposons d’utiliser des techniques typiques de la matière molle (plus précisément les techniques microfluidiques et d’émulsification contrôlée) pour fabriquer des objets colloïdaux de structures complexes, de taille comprise entre typiquement 1 et 100 µm, conçus pour agir comme des inclusions localement résonantes dans des matrices solides. Des prédictions théoriques et des expériences récentes ont montré que ces inclusions donnent des propriétés acoustiques non conventionnelles aux matrices hôtes. En jouant sur la nature chimique, la taille, la géométrie et leurs propriétés élastiques, nous visons à l’obtention des propriétés suivantes :
- Matériaux à module de compression négatif ou à densité effective négative. Ces matériaux posséderaient alors les caractéristiques de matériaux hautement absorbants ou de miroirs acoustiques quasi-parfaits à une fréquence définie et ajustable.
- Matériaux double-négatifs. Ces matériaux présenteraient alors le phénomène de réfraction négative permettant ainsi la réalisation de lentilles acoustiques planes sans aberration ou de hyper-lentille acoustique.