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Métamatériau Mécano-Acoustique basé sur le Concept de Ligne de Transmission Duale

Les métamatériaux acoustiques sont des structures artificielles conçues pour réaliser des propriétés macroscopiques inédites dans la nature, telles qu’un indice de réfraction négatif. Parmi les différentes configurations permettant d’obtenir de telles propriétés, les structures basées sur le concept de ligne de transmission duale sont connues en électromagnétisme pour présenter les meilleures performances en termes de largeur de bande. De plus, ces structures se prêtent particulièrement bien à une représentation par le formalisme de Kirchhoff, utilisé habituellement pour le dimensionnement des transducteurs électroacoustiques. Dans ce contexte, un métamatériau unidimensionnel présentant un indice de réfraction négatif et basé sur l’approche de ligne duale est présenté. La structure proposée consiste en un guide d’onde acoustique chargé périodiquement par des membranes réalisant la fonction de « compliances acoustiques séries », ainsi que par des conduits transverses ouverts réalisant la fonction de « masses acoustiques parallèles ». Cette structure présente un indice de réfraction négatif sur environ une octave (de 600 Hz à 1000 Hz), suivi d’une seconde bande à indice de réfraction positif, sans transition discontinue entre les deux domaines. Cet exemple présente avantageusement les méthodes de circuits acoustiques à constantes localisées comme une solution pour simplifier le dimensionnement de structures autrement complexes à modéliser. Une validation du principe, d’une part avec un modèle en circuits équivalents, et d’autre part avec une méthode numérique multiphysique basée sur la résolution formelle des équations constitutives, soutient l’approche envisagée, et aboutit à des premières perspectives en termes de design et de performances.

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