Inventé le « métamatériau » qui bloque le son mais laisse passer l'air et la lumière

Un groupe de chercheurs de l'université de Boston a produit un nouveau métamatériau acoustique : il est capable de bloquer le son tout en laissant passer l'air et la lumière.

Est-il possible de bloquer un son tout en laissant passer l'air et la lumière ? Si l'on regarde les matériaux absorbant le son disponibles aujourd'hui sur le marché, la réponse est non. Les barrières antibruit actuelles sont des structures massives, de véritables « murs » qui bloquent les ondes sonores mais empêchent aussi le passage de l'air et de la lumière. Cette contrainte d'ingénierie a poussé une équipe de l'université de Boston à travailler au développement d'une solution capable d'effacer les sons sans arrêter le flux d'air. Les chercheurs ont utilisé des règles mathématiques pour mettre au point un métamatériau acoustique innovant. Les métamatériaux acoustiques sont des matériaux qui utilisent leur composition et leur forme pour bloquer, ralentir ou réfléchir les ondes sonores. Pour rendre leur matériau absorbant acoustiquement mais perméable à la lumière et à l'air, les chercheurs ont combiné deux matériaux transparents qui bloquent les ondes sonores à des vitesses légèrement différentes afin d'accroître l'isolation acoustique. Ils ont ensuite déterminé la meilleure forme pour optimiser la réduction du son tout en laissant passer suffisamment de lumière et d'air. Le résultat est un anneau doté de six tunnels vides qui s'enroulent en forme d'hélice pour conduire les ondes sonores le long d'un parcours tortueux qui les disperse avec une efficacité de 94 %.

Un métamatériau qui bloque le son mais pas l'air

Le prototype a été présenté dans la revue scientifique Physical Review B dans un article signé du coordinateur du projet, l'ingénieur Xin Zhang. « Les barrières antibruit actuelles – peut-on lire – sont littéralement des murs épais et lourds. Ces systèmes atténuent le bruit de la circulation et le volume de la musique dans une salle de concert, mais ils bloquent aussi le passage de l'air. » Et c'est là que le métamatériau découvert par les chercheurs de Boston se distingue de l'isolation acoustique traditionnelle, car il bloque les ondes acoustiques mais pas l'air. Des essais en laboratoire ont confirmé l'efficacité du prototype : le métamatériau a servi à faire taire le son émis par un haut-parleur et est parvenu à l'« effacer » à 94 %. Les résultats du test ont stupéfié les chercheurs eux-mêmes et ouvert la voie à la recherche d'applications possibles. Outre la construction, l'un des secteurs qui pourraient le plus bénéficier des performances du métamatériau est celui de la santé : le produit pourrait servir à atténuer le bruit causé par les appareils d'IRM. Le secteur du commerce en ligne pourrait lui aussi en profiter. « De grandes entreprises comme Amazon, explique Xin Zhang, sont intéressées par l'utilisation de drones pour livrer des marchandises, mais les gens se plaignent du bruit potentiel. Le coupable est le mouvement de l'hélice. Si nous pouvons installer des structures comme celle-ci pour faire taire le son sous les hélices des drones, nous pouvons annuler le bruit qui rayonne vers le sol. »