(Phys.org)—Les chercheurs ont démontré que la géométrie d'une toile d'araignée naturelle peut être utilisée pour concevoir de nouvelles structures qui répondent à l'un des plus grands défis du contrôle du son :réduire le bruit à basse fréquence, qui est le deuxième problème environnemental le plus répandu en Europe après la pollution de l'air.

Les chercheurs, Anastasiia Krushynska et Federico Bosia à l'Université de Turin; Marco Miniaci de l'Université du Havre; et Nicola Pugno à l'Université de Trente, Université Queen Mary de Londres, et l'Agence spatiale italienne, proposer une nouvelle approche de ce problème dans un récent numéro de la Nouveau Journal de Physique .

« Ce travail offre une nouvelle approche prometteuse pour obtenir une atténuation du bruit basse fréquence, " Pugno a dit Phys.org . « La stratégie repose sur la conception de métamatériaux acoustiques, qui combinent les avantages d'une géométrie en toile d'araignée et l'approche d'enroulement spatial des canaux labyrinthiques. Cette structure fournit également un moyen simple et fiable d'introduire l'accordabilité dans la manipulation du son, ce qui est hautement souhaitable pour les applications pratiques."

Comme les sons à basse fréquence sont caractérisés par de longues longueurs d'onde, le blindage de ces ondes acoustiques nécessite généralement des épaisseurs très importantes, structures lourdes qui sont chères et peu pratiques pour la plupart des applications.

Une approche alternative consiste à utiliser des métamatériaux récemment développés. Alors que les barrières acoustiques traditionnelles reposent sur la composition et l'épaisseur du matériau pour manipuler le son, les métamatériaux le font avec leur structure complexe à l'échelle des sous-longueurs d'onde. Par conséquent, les métamatériaux peuvent être très minces, mais peut encore réduire et manipuler efficacement les sons de basse fréquence.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont basé leur conception sur un nouveau concept appelé métamatériaux labyrinthiques ou « bobines spatiales », " proposé pour la première fois il y a quelques années. Les métamatériaux labyrinthiques sont constitués de couches de canaux en zigzag pliés et tournés les uns par rapport aux autres, leur donnant une apparence de labyrinthe.

Un tel métamatériau labyrinthique est configuré sous la forme d'une toile d'araignée. Les auteurs de la présente étude ont récemment montré que cette géométrie est particulièrement efficace pour atténuer (ou réduire l'intensité) des ondes élastiques. Maintenant dans leur nouvelle étude, les chercheurs ont modifié la conception du métamatériau labyrinthique précédemment proposé en ajoutant un cadre carré, de sorte que la structure résultante ressemble à une toile d'araignée conventionnelle, et a montré que cette simple modification crée des cavités d'air qui permettent une variation des largeurs de chaque canal dans la bande. En contrôlant les largeurs de canaux, les chercheurs ont montré qu'il est possible d'ajuster les propriétés acoustiques du métamatériau, y compris la manière dont il se disperse et réfléchit les ondes sonores.

Les chercheurs s'attendent à ce que le métamatériau structuré en toile d'araignée, qui est conçu pour être en aluminium, peut être facilement fabriqué, ce qui le rend potentiellement utile pour une grande variété d'applications impliquant la manipulation de sons à basse fréquence.

"Bien que des géométries similaires se soient révélées prometteuses pour l'atténuation des vibrations à basse fréquence, les métamatériaux développés ne peuvent pas être appliqués directement au blindage sismique, puisqu'ils manipulent des ondes acoustiques (aéroportées) et non élastiques, " a expliqué Pugno. " Leurs applications incluent le contrôle du son à basse fréquence et l'isolation du bruit qui restent difficiles avec les approches traditionnelles, ainsi que l'acoustique de transformation et la focalisation du son, comme dans les salles de concert."

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