La prochaine fois que vous irez au restaurant, dans un bureau ou à l'aéroport, regardez au plafond. Vous pouvez voir des panneaux circulaires en forme de nuage, des carreaux de mousse côtelés, des lattes de bois minimalistes ou des bannières suspendues qui ressemblent à des voiles, ou tout simplement les rectangles omniprésents grisâtres de chaque cafétéria de lycée en Amérique. Bien qu’ils soient esthétiques (ou non), ces matériaux sont en fait conçus pour absorber les sons et rendre la pièce plus silencieuse.
Nous ne le remarquons peut-être pas, mais une grande partie de notre environnement est en fait construite ou conçue pour réduire le bruit du monde moderne. Les rideaux épais aident à créer le silence dans les cabinets d'avocats sophistiqués. Les lourdes portes en bois gardent une partie du bruit de la rue des maisons.
Des chercheurs de l’Université de Boston ont créé un nouveau type de matériau capable de bloquer le son tout en permettant la circulation de l’air. C'est ce qu'on appelle un «métamatériau», un matériau conçu pour avoir des propriétés que l'on ne trouve pas dans la nature. Le minuscule motif hélicoïdal en plastique à l'intérieur de la coque en forme d'anneau renvoie les ondes sonores à leur origine, bloquant ainsi le son mais pas l'air.
"La question de savoir si nous pouvons réduire au silence les ondes sonores tout en maintenant le flux d'air a inspiré la communauté des chercheurs pendant des décennies", explique Xin Zhang, professeur au College of Engineering de l'Université de Boston, qui a co-dirigé le projet et co-écrit un article sur le matériau. cela a été récemment publié dans la revue Physical Review B.
Permettre la circulation d'air est la clé de certaines utilisations potentielles du matériau. Vous ne pouvez pas mettre un matériau silencieux traditionnel sur un moteur à réaction ou un drone et le laisser voler. Mais le nouveau métamatériau imprimé en 3D pourrait potentiellement être utilisé pour réduire le bruit des avions, des ventilateurs et des systèmes de CVC sans interférer avec le flux d'air.
Kathryn Matlack, professeur en sciences mécaniques et en génie à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, étudie les métamatériaux acoustiques, car «la plupart des matériaux d’atténuation sonore sont solides et empêcher le flux d'air. "
Pour tester le métamatériau dans le laboratoire, les chercheurs de l’Université de Boston ont tenté de faire taire une enceinte. Ils ont scellé le haut-parleur à une extrémité d'un tuyau en PVC et attaché un anneau du métamatériau à l'autre. Ensuite, ils entrent en jeu.
Silence.
En regardant dans le tuyau en PVC, ils pouvaient voir les haut-parleurs de graves vibrer. Mais ils ne pouvaient rien entendre. Selon leurs calculs, le matériau a bloqué 94% du son.
C'était comme appuyer sur le bouton «muet», ont déclaré les chercheurs.
Un anneau du métamatériau (BU. Photo de Cydney Scott). Le métamatériau est également peu coûteux à fabriquer et léger, explique Reza Ghaffarivardavagh, étudiant au doctorat en génie mécanique à l'Université de Boston.
«Ces fonctionnalités ouvrent des opportunités pour de nouvelles applications intéressantes», a-t-il déclaré.
Le matériau pourrait réduire le bruit d'un appareil IRM, parfois comparé à un marteau-piqueur. Il pourrait être utilisé comme une barrière sonore contre le trafic. Il pourrait également être utilisé à la place des matériaux d'insonorisation traditionnels tels que les carreaux acoustiques ou les rideaux. La forme extérieure ne doit pas nécessairement être un anneau; il peut s'agir d'un hexagone ou d'un carré, afin que les clients puissent éventuellement commander des cloisons sonores esthétiques et agréables pour les restaurants ou les théâtres.
Un monde plus calme ne sera pas simplement plus relaxant. Cela pourrait aussi être plus sain. Il y a de plus en plus de preuves que la «pollution sonore environnementale» a des effets négatifs sur notre corps et notre esprit, augmentant le risque de tout, d'une maladie cardiaque à une déficience cognitive. L'année dernière, l'Organisation mondiale de la santé a publié des lignes directrices pour aider les décideurs à réduire le bruit dans l'environnement provenant de sources telles que les voitures, les trains et les éoliennes. Le bruit excessif est également mauvais pour les animaux non humains. Des recherches en cours étudient comment la pollution sonore réduit la biodiversité.
Selon M. Zhang, les métamatériaux ont suscité l’intérêt de nombreuses organisations de différents secteurs, notamment la fabrication, l’énergie et la construction automobile.
«Nous travaillons maintenant à la viabilité de chaque application et projet potentiel», dit-elle. «J'espère que nous verrons une application commerciale sous une forme ou une autre d'ici quelques années.»
