Modélisation de la dispersion d’une onde de surface dans un métamatériau anisotrope biosourcé
Résumé
Les métamatériaux inorganiques composés de nano- et micro-structures permettent la manipulation d’ondes acoustiques de fréquences allant du MHz au THz. C’est l’agencement artificiel des nano- et micro-structures aux géométries variables qui leur confère les propriétés acoustiques souhaitées [1]. Cependant, leur utilisation rencontre certaines limites comme leur technique de fabrication « top- down », leur fragilité ainsi que leur durabilité et leur biocompatibilité. Les matériaux biosourcés ont l’avantage d’être auto-assemblables (« bottom-up ») [2], souples, extensibles, biodégradables et recyclables [3]. Abi Ghanem et al. [4] ont récemment montré expérimentalement qu’une matrice extra-cellulaire de cellules végétales déposée sur un substrat peut servir de filtre d’onde de surface et que la bande interdite varie suivant la géométrie et les propriétés mécaniques du biomatériau. Pour obtenir la fonction souhaitée, il est donc nécessaire de sélectionner les paramètres géométriques et mécaniques de la structure. Un modèle analytique est développé en simplifiant la structure complexe du biomatériau tout en conservant son anisotropie. Pour valider la modélisation, les résultats de simulation sont comparés à ceux obtenus avec des simulations en éléments finis et des mesures, notamment dans le domaine nombre d’onde complexe/fréquence. À long terme et dans le contexte de la crise environnementale actuelle [5], ces études amèneraient à remplacer les filtres inorganiques d’ondes de surface omniprésents dans les dispositifs de communications modernes [6] par des filtres biosourcés. Financé par l’Agence Nationale de la Recherche : ANR-20-CE43-004. [1] T. Vasileiadis et al., J. Appl. Phys.,129, 160901 (2021). [2] H.M. Azeredo et al., Ind. Crop. Prod., 97, 664-671 (2017). [3] A.K. Mohanty et al., Science, 362, 536-542 (2018). [4] M. Abi Ghanem et al., Applied Materials Today, 22, 100934 (2021). [5] F. Sarrazin, Science 351, 922-923 (2016). [6] Z. Xu et al., Biosens. Bioelectron. 99, 500-512 (2018).