Métamatériaux à inclusions résonantes pour la discrétion et la furtivité acoustiques sous pression hydrostatique – PANAMA

L'objet de ce projet académique est d'engager une rupture technologique en développant une nouvelle classe de matériaux acoustiques passifs localement résonants pour la furtivité et la discrétion en acoustique sous-marine. Ces métamatériaux sont entièrement fabriqués grâce à des techniques d’ingénierie issues de la matière molle et mettent en jeu de forts phénomènes de diffusion multiple résonante au sein du milieu. Le principal centre d'intérêt visé par ce projet est l'ingénierie du contrôle du son/bruit en milieu marin dans les domaines militaire et civil. Les apports de ces nouveaux matériaux sont : l'augmentation des niveaux d'absorption du son ; la possible réduction des épaisseurs de revêtement anéchoïque ou de masquage ; une bonne compatibilité avec des contraintes industrielles de fabrication et d'utilisation.

Cette proposition constitue un projet fortement multidisciplinaire entre trois laboratoires du CNRS du campus de Bordeaux (experts en physique des ondes, techniques de la matière molle et micro-fluidique) et un industriel majeur de l'ingénierie navale. Les partenaires académiques ont plus de 7 ans de recherches communes sur la thématique des métamatériaux (conception et fabrication) et DCNS a déjà eu une action CIFRE/DGA avec un des partenaires académiques. Cette longue collaboration couplée à une proximité géographique et une complémentarité de compétences jusqu'à l'échelon industriel est un point clé pour relever les défis matériaux et acoustique du projet.

Le Défi Matériaux. Ces matériaux de type inclusionnaire incorporeront des micro-résonateurs polymères poreux sub-millimétriques (fabriqués par voie d'émulsions ou micro-fluidique) dispersés dans une matrice élastomère adaptée au milieu marin. L'exploitation du caractère "dense" et "résonant" des inclusions doit permettre d'aborder deux enjeux majeurs pour des meilleures performances des revêtements de coques de navires : la tenue et la stabilité aux pressions hydrostatiques subies en phase d'immersion ; des propriétés d'absorption plus importantes grâce au phénomène de diffusion multiple résonnante.
Le Défi Physique des Ondes concerne la modélisation et la preuve expérimentale des fonctions et des caractéristiques recherchées des matériaux/structures sub-longueurs d'ondes fabriqués. Une phase importante de caractérisation ultrasonore sous chargement mécanique des échantillons de laboratoire indiquera les performances de ces derniers, notamment en termes d'absorption. Des expériences contextualisées seront effectuées pour augurer du pouvoir anéchoïque et/ou de masquage des matériaux de laboratoire ainsi que des tests acoustiques en cuve pressurisée sur des panneaux métriques.
Le Défi Applicatif et Industriel s'attache à tenir compte dès le début du projet d'un certain nombre de contraintes de fabrication et d’utilisations finales qui ne peuvent être éludées par l'industriel sur le moyen et long terme. C'est pourquoi les techniques de la matière molle qui sont des techniques facilement industrialisables et la considération de la pression hydrostatique sont deux éléments clés au cœur de ce projet de recherche exploratoire pour l'ingénierie navale.

Le plan opérationnel synoptique de PANAMA est le suivant :
1. Définition des milieux inclusionnaires résonnants (design acoustique) selon spécifications recher-chées (niveau d'absorption, gamme de fréquences, impédance statique/dynamique, charge statique) ;
2. Chimie et synthèse de micro-résonateurs poreux selon certains critères : taille, forme, calibration, polydispersité contrôlée, production de masse. Intégration des objets dans une matrice élastomère ;
3. Expérimentations/tests acoustiques (en laboratoire sous charge à l'air libre, en cuve conventionnelle ; en cuve pressurisée dans un laboratoire spécialisé).