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Quand des matériaux opaques deviennent acoustiquement transparents…

Des chercheurs de l’EPFL ont réussi à rendre un matériau opaque parfaitement transparent, du moins pour les ondes acoustiques. Grâce à des relais acoustiques disposés à des endroits stratégiques, le son a pu se propager avec une amplitude constante, malgré la présence d’obstacles sur son chemin. A terme, cette technique pourrait être utilisée pour rendre indétectables des objets, tels que les sous-marins, avions ou drones.

La plupart des matériaux naturels présentent une structure atomique désordonnée, qui perturbe la propagation des ondes. A leur contact, les ondes (acoustiques ou électromagnétiques) se dispersent, ricochent et l’énergie se diffuse selon un schéma extrêmement complexe, perdant en intensité. A cause de ce phénomène, on ne peut pas exploiter pleinement le potentiel des ondes pour transmettre de l’information ou de l’énergie à travers des milieux multidiffusants.

Les systèmes de localisation des smartphones sont par exemple moins performants à l’intérieur des bâtiments, où les ondes radiofréquences ricochent dans toutes les directions. De même, en termes d’imagerie biomédicale ou de prospection géophysique, il y a un besoin réel de solutions pour transmettre des ondes à travers des milieux fortement désordonnés.

A l’EPFL, une équipe de chercheurs a montré que des ondes acoustiques pouvaient traverser des systèmes désordonnés, et en ressortir intactes. Cela grâce à de petits haut-parleurs utilisés comme relais acoustiques, qui compensent les ricochets des ondes. Leur théorie a été validée expérimentalement sur un système acoustique réel.

La méthode des chercheurs repose sur l’utilisation de haut-parleurs relais, permettant d’amplifier, d’atténuer et de déphaser le son. Ces outils contrebalancent les effets indésirables dus à la diffusion sonore sur de nombreux obstacles, préservant le son intact d’un bout à l’autre du milieu.

Mais comment cela fonctionne-t-il ? « Pour contrecarrer le désordre, nous nous sommes aperçus que les relais devaient être capable de modifier l’amplitude et la phase de l’onde en des points stratégiques du milieu, soit pour l’amplifier, soit pour l’atténuer », explique Romain Fleury, directeur du Laboratoire d'Ingénierie des Ondes (LWE).

Pour réaliser une structure fortement désordonnée, les chercheurs de l’EPFL ont utilisé un tube rempli d’air d’environ 3,5 mètres de long, dans lequel ils ont placé des obstacles de diverses natures (murs, matériaux poreux, chicanes, etc). Cela afin qu’aucune transmission sonore ne soit possible. Ils ont ensuite disposé des haut-parleurs entre ces obstacles, dont ils ont adapté les propriétés acoustiques par contrôle électrique.

Ce type de contrôle acoustique actif, similaire à celui utilisé dans les casques anti-bruit, est potentiellement applicable aux sons riches en fréquences de notre environnement. La technologie pourrait donc servir à supprimer les échos lorsqu’une onde percute un objet comme un sous-marin, le rendant indétectable aux sonars.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EPFL

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