LUE - Métamatériaux durables architecturés pour la manipulation des ondes élastiques

Mots clés

Métamatériaux mécaniques, Métamatériaux acoustiques, Métasurfaces, Collecte d'énergie, Ondes élastiques, Inverse design

Détail de l'offre

Les avancées des techniques de fabrication additive ont considérablement élargi l'espace de conception des métamatériaux mécaniques et élastiques, permettant la fabrication de structures architecturées complexes avec une organisation hiérarchique. Cela a ouvert de nouvelles perspectives pour la création de matériaux artificiels et bio-inspirés, appelés métamatériaux, dotés de propriétés mécaniques particulières, telles qu'une grande capacité de récupération sous compression et un comportement super-élastique en traction.
Dans le domaine des matériaux piézoélectriques, les métamatériaux architecturés ont suscité un intérêt croissant en raison de leur capacité à présenter des propriétés électromécaniques améliorées et personnalisables grâce à une conception soignée de leur structure interne et à l'agencement des éléments piézoélectriques à l'échelle micro/nanométrique. Ces avancées ouvrent la voie à une nouvelle génération de dispositifs piézoélectriques aux capacités électromécaniques optimisées pour des applications telles que les capteurs, les récupérateurs d'énergie et les transducteurs.
L'objectif de ce projet doctoral est de développer un cadre de conception pour des métamatériaux piézoélectriques actifs tridimensionnels durables, destinés à manipuler les ondes acoustiques et élastiques dans des dimensions supérieures. Tout d'abord, la fabrication de ces métamatériaux piézoélectriques commencera par l'établissement d'une stratégie de conception basée sur des cellules unitaires tridimensionnelles à base de tiges, chacune intégrant des cartes de déplacement électrique précisément définies. Ces cellules unitaires seront assemblées en 3D pour former le métamatériau avec une anisotropie piézoélectrique sur mesure, permettant d'adapter son tenseur de coefficients piézoélectriques.
Ensuite, en ce qui concerne le comportement élasto-dynamique du métamatériau, le projet vise à approfondir la compréhension du comportement dynamique du réseau piézoélectrique. Cela inclura la caractérisation de la dispersion des ondes élastiques par le calcul de la structure de bandes. Par la suite, l'accent sera mis sur le développement d'outils permettant d'explorer les phénomènes de couplage de Willis et de couplage électro-moment, ainsi que leur influence sur la propagation des ondes dans ces métamatériaux architecturés.
Enfin, nous ciblerons des fonctionnalités spécifiques telles que la détection de défauts ou d'impacts, la détection directionnelle des ondes, la récupération d'énergie et l'exploration des comportements non-Hermitiens.