Les mousses de superalliage pourraient rendre les moteurs de navires et d'avions beaucoup plus silencieux, de nouvelles recherches suggèrent.

Le moteur et le système d'échappement d'un avion à réaction sont les principales sources de bruit de l'avion, mais les moteurs à réaction sont beaucoup trop chauds pour les matériaux généralement utilisés pour l'insonorisation tels que les mousses polymères. Une possibilité pour réduire le bruit des moteurs d'avion est de marier une isolation phonique régulière avec des superalliages métalliques extrêmement résistants à la chaleur comme ceux déjà utilisés pour les aubes de turbine du jet.

Les mousses polymères ordinaires peuvent être utilisées comme gabarit à partir duquel créer des mousses métalliques en superalliage insonorisantes résistantes à la chaleur, a montré Wei Zhai et Xu Song de l'Institut de technologie de fabrication de Singapour à A*STAR, et leurs collègues. L'équipe a développé une technique dans laquelle ils ont appliqué une suspension de superalliage à base de nickel sur une mousse polymère, puis brûlé le polymère pour laisser une mousse métallique à cellules ouvertes avec la même structure que le polymère d'origine. Les éponges de nettoyage ménager en polyuréthane bon marché font de bons modèles en mousse, dit Zhai.

Maintenant, en collaboration avec Xiang Yu et Fangsen Cui de l'Institut de calcul haute performance d'A*STAR, les chercheurs ont développé un modèle prédictif pour optimiser la structure des pores de la mousse métallique pour une tâche donnée. D'abord, ils ont produit une gamme de structures en mousse métallique en les faisant croître sur des modèles en polymère avec une gamme de porosités et de tailles de cellules de pores. Les chercheurs ont ensuite testé les propriétés acoustiques de ces mousses métalliques, pour mesurer comment les mousses avec différentes structures de pores ont absorbé le son. Ces données ont constitué les bases du modèle prédictif.

L'équipe a constaté que, en général, l'absorption acoustique est meilleure lorsque les pores sont plus petits. Plus les pores sont petits, plus le chemin de l'onde sonore sera long et difficile à travers le matériau, et plus le matériau a de temps pour amortir l'énergie sonore en la convertissant en chaleur - un phénomène connu sous le nom d'effet thermo-visqueux.

L'étape suivante consiste à mieux contrôler le processus de réplication des modèles, de sorte qu'un gradient ajustable de tailles de pores puisse être formé dans un seul bloc de mousse. « L'absorption acoustique et les performances mécaniques de ces mousses métalliques à gradient seront encore améliorées, " dit Zhai.

Les propriétés exceptionnelles des mousses métalliques en plus de l'absorption acoustique - faible poids, incombustible, et la résistance structurelle - a un grand potentiel pour les moteurs d'avions et de navires et les composants d'échappement. "La mousse améliorée pourrait être utilisée comme matériau d'âme d'un matériau composite à structure sandwich, qui possèdent à la fois une résistance mécanique et des performances d'amortissement acoustique dans un seul composant, " dit Zhai.