Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Thèse de Camille Gaulon effectuée sous la direction de Valentin Leroy et Caroline Derec.

Soutenance le lundi 30 septembre 2019 à 14h00.

Lieu : bâtiment Condorcet, Amphi Pierre-Gilles de Gennes (niveau -1). La soutenance sera suivie d’un pot au 6e étage.

Propagation acoustique dans les mousses liquides et les mousses solides membranaires

Résumé :

Photographies des différents systèmes étudiés

Mousse liquide, mousses solides sans et avec membranes, et membrane unique.

La thèse se concentre sur la propagation acoustique au sein de différents types de mousse, et tout particulièrement sur l’atténuation du son par ces mousses. Les mousses liquides peuvent se rencontrer en dégustant un cappuccino, en se rasant ou encore dans certains extincteurs. De manière surprenante, elles ont aussi montré leur potentiel d’atténuation du son. Des mesures dans la gamme de l’ultrasonore ont mis en évidence cette capacité, qui s’avère être associée à un phénomène de résonance dans la mousse et qui s’accompagne aussi d’une densité effective négative. Dans la thèse, nous explorons ainsi l’origine de l’atténuation acoustique par ces milieux dans la gamme de l’audible. Les propriétés prometteuses des mousses liquides pour lutter contre le bruit sont néanmoins limitées par le caractère éphémère de ces matériaux, composés de bulles de gaz et d’un squelette liquide. On cherche donc à combiner les propriétés des mousses liquides, dans lesquelles les membranes (les films de savon) jouent un rôle important, à la stabilité des mousses solides. Des mousses solides dont les pores sont fermés par des membranes correspondent à cette description. Nous comparons ainsi les performances acoustiques en absorption et en transmission de mousses de polyuréthane avec et sans membranes, de même que leurs propriétés effectives, densité et compressibilité. On trouve que nos échantillons de mousse avec membranes sont systématiquement plus efficaces pour réduire le bruit que ceux des mousses sans membranes, et ce même si nous n’obtenons pas de phénomène de résonance similaire à celui qui survient dans les mousses liquides. Cette résonance, caractérisée par une densité effective négative de la mousse, se retrouve pour un cas intermédiaire de matériau : celui d’une mousse solide ayant des membranes liquides. Qu’elles soient liquides ou solides, les membranes apparaissent ainsi comme des éléments essentiels pour les propriétés acoustiques des différentes mousses étudiées, aussi une étude focalisée sur une membrane unique est-elle également réalisée. Finalement, on cherche à établir des liens entre les dissipations et comportements acoustiques observés à l’échelle locale et à l’échelle macroscopique, pour les différents systèmes étudiés.