Avez-vous déjà rêvé d’un monde où le vrombissement des compresseurs, le cliquetis des climatiseurs et le fracas des trains seraient considérablement atténués ? Des scientifiques suisses ont fait un pas dans cette direction en développant un matériau innovant qui pourrait transformer notre environnement sonore.
Les vibrations et le bruit ne sont pas seulement désagréables, ils peuvent aussi endommager les machines et nuire à notre santé. Jusqu’à présent, les ingénieurs utilisaient des matériaux amortissants comme les mousses ou le caoutchouc, mais cela rendait souvent les applications plus volumineuses et coûteuses.
L’équipe de recherche de l’ETH de Zurich a réussi à créer un matériau composite combinant deux propriétés habituellement incompatibles : la rigidité et une forte capacité d’amortissement. Le nouveau matériau est composé de fines couches de matériaux rigides (verre ou silicium) reliées par des couches ultra-minces d’un polymère semblable au caoutchouc. On pourrait le comparer à un mille-feuille où les feuilles de pâte représenteraient les couches rigides et la crème, les fines couches de polymère amortissant.
Du modèle théorique à la réalité
La doctorante Ioanna Tsimouri a d’abord utilisé des modèles informatiques pour calculer l’épaisseur idéale des couches. Les calculs ont montré que les couches de polymère devaient représenter moins de 1% du volume total du matériau pour obtenir les propriétés souhaitées.
Ensuite, l’équipe a fabriqué plusieurs variantes du matériau en laboratoire. Ils ont utilisé du verre similaire à celui des smartphones pour les couches rigides, et un mélange de polymères PDMS pour les couches amortissantes.
Les tests ont confirmé les excellentes propriétés d’amortissement du nouveau matériau. Dans une expérience simple mais révélatrice, une plaque du matériau composite lâchée sur une table produisait beaucoup moins de bruit et ne rebondissait pas, contrairement à une plaque de verre ordinaire.
Ioanna Tsimouri raconte : «Lorsque j’ai réalisé pour la première fois l’expérience de la chute, j’ai été stupéfaite par la différence. Le contraste entre le bruit assourdissant du verre et le son étouffé de notre matériau était saisissant. C’était comme si nous avions créé un super-absorbeur de son.»
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Des applications potentielles nombreuses
Le nouveau matériau pourrait trouver des applications dans de nombreux domaines :
- Vitres
- Boîtiers de machines
- Pièces automobiles
- Aérospatiale
- Technologie des capteurs
De plus, il présente l’avantage d’être résistant à une large gamme de températures et potentiellement recyclable.
Vers une production à grande échelle
Selon le professeur Walter Caseri, la technologie serait facilement adaptable à une production industrielle. Des panneaux de plusieurs mètres carrés pourraient être fabriqués avec les machines appropriées.
Bien que le développement de ce matériau ait nécessité un travail minutieux, notamment pour contrôler l’épaisseur des couches, les résultats sont très encourageants. L’innovation pourrait contribuer à réduire significativement les nuisances sonores et vibratoires dans notre environnement quotidien, améliorant ainsi notre qualité de vie et la durabilité de nos équipements.
Légende illustration : Ioanna Tsimouri a inventé un stratifié amortissant mais rigide qu’elle laisse tomber pour le tester. (Image : Michel Büchel / ETH Zurich)
Tsimouri IC, Caseri W, Hine PJ, Gusev AA. Lightweight silicon and glass composites with submicron viscoelastic interlayers and unconventional combinations of stiffness and damping. Composites Part B 284 (2024) 111717. Doi: 10.1016/j.compositesb.2024.111717
