Les cristaux phononiques sont une plate-forme résonante innovante pour détecter et comprendre les propriétés volumétriques des liquides, suscite un intérêt croissant de la part des chercheurs.

Dans Le Journal de Physique Appliquée , des chercheurs français et allemands proposent la conception d'un cristal phononique tubulaire (TPC) dans le but de capter les propriétés biochimiques et physiques d'un liquide remplissant la partie creuse du tube.

"Selon sa taille, l'appareil peut être utilisé à petite échelle, dans les applications microfluidiques, à moyenne échelle, en médecine pour les seringues, ou à plus grande échelle, en génie civil pour l'acheminement du gaz dans les canalisations, " a déclaré l'auteur Yan Pennec.

Les cristaux phononiques sont connus pour leur capacité à guider, contrôler, et manipuler les ondes acoustiques et élastiques. Cette capacité à contrôler la propagation des ondes élastiques a ouvert un large champ d'applications, en fonction de la fréquence ciblée.

Les chercheurs ont étudié un TPC structuré avec un arrangement périodique de rondelles le long du tube. Ils ont démontré comment le système mixte solide/liquide peut présenter des bandes interdites absolues ou dépendantes de la polarisation.

En introduisant une cavité Fabry-Pérot (F-P) à l'intérieur de la structure périodique, les chercheurs ont créé des pics à l'intérieur des bandes interdites et des creux à l'intérieur des bandes passantes du spectre de transmission.

Ces pics et creux se sont avérés sensibles à la densité et à la vitesse du son du fluide circulant à l'intérieur du tuyau, affichant une sensibilité plus élevée aux variations de la densité de masse que la vitesse du son. Le TPC devient par conséquent une plate-forme innovante pour les applications de détection en raison du couplage suffisamment fort des modes F-P à l'interface fluide/solide.

Les chercheurs effectueront une démonstration expérimentale du système, à l'aide d'une imprimante 3D, et travailler sur tous les paramètres physiques pour faire une détermination complète du liquide :densité, rapidité, viscosité. Ils présenteront des équations thermovisqueuses et effectueront des comparaisons entre la détection de gaz et de liquides.

Les résultats ont un impact sur le développement de métasurfaces acoustiques (AMM) dans le liquide. Jusqu'à maintenant, Les AMM ont été principalement développées dans l'air. L'application du concept AMM aux applications sous-marines suscite un intérêt accru.

L'article, "Tubular Phononic Crystal Sensor" est l'auteur de Abdellatif Gueddida, Yan Pennec, Victor Zhang, Frieder Lucklum, Michael J. Vellekoop, Nikolaï Moukhine, Dr Ralf Lucklum, Bernard Bonello et Bahram Djafari-Rouhani. L'article apparaîtra dans Le Journal de Physique Appliquée le 14 septembre, 2021.