Si vous avez vu un hibou voler, vous n’avez probablement rien entendu. En effet, leur peau et leurs plumes atténuent le son en absorbant les bruits de vol à haute et basse fréquence. Inspirés par cette insonorisation naturelle, les chercheurs ont mis au point un aérogel à deux couches qui imite les structures à l’intérieur des plumes et de la peau des hiboux afin d’atténuer la pollution sonore. Ce nouveau matériau pourrait être utilisé dans les voitures et les installations de fabrication pour réduire les bruits de la circulation et les bruits industriels.
La pollution sonore est plus qu’une simple nuisance ; un bruit excessif peut entraîner une perte auditive et aggraver des problèmes de santé tels que les maladies cardiovasculaires et le diabète de type 2. Lorsque l’élimination de la source de pollution sonore n’est pas possible, les matériaux d’insonorisation permettent de l’atténuer. Cependant, les matériaux traditionnels absorbent soit les sons à haute fréquence, comme le crissement des freins, soit les sons à basse fréquence, comme le grondement profond d’un moteur de voiture. Cela signifie que les ingénieurs superposent souvent plusieurs types de matériaux insonorisants pour obtenir un contrôle complet du bruit, ce qui ajoute du poids et du volume.
Pour remédier à cela, Dingding Zong et ses collègues se sont tournés vers un expert acoustique inattendu : la chouette. La chouette utilise ses plumes douces et sa peau poreuse pour rester silencieuse pendant son vol. L’objectif des chercheurs était de concevoir un absorbeur de bruit à large bande tout aussi polyvalent.
Les chercheurs ont congelé des gouttelettes d’hexane dans une couche de matériau souple, en utilisant une technique appelée « reconstruction par congélation à partir d’un modèle d’émulsion ».
Le retrait de l’hexane congelé a révélé un motif en nid d’abeille dans le matériau. Ils ont ajouté une deuxième couche avec des nanofibres de silicium à la place des gouttelettes d’hexane pour créer un motif fibreux. L’aérogel léger et poreux à deux couches qui en résulte imite les structures de la peau et des plumes des hiboux : la couche poreuse inférieure ressemble à la peau de l’oiseau, avec des cavités microscopiques qui annulent les bruits à basse fréquence ; et la couche supérieure, inspirée des plumes, composée de nanofibres duveteuses, atténue les sons à haute fréquence.
Les chercheurs ont notamment découvert que leurs aérogels inspirés des hiboux peuvent :
- Absorber 58 % des ondes sonores qui les frappent, dépassant ainsi le seuil des matériaux efficaces pour le contrôle du bruit.
- Réduire le bruit des moteurs automobiles de 87,5 décibels à un niveau sûr de 78,6 décibels, ce qui représente une meilleure réduction que les absorbeurs de bruit haut de gamme existants.
- Maintenir leur intégrité structurelle après 100 cycles de compression, avec seulement 5 % de déformation.
Les chercheurs estiment que cette étude ouvre la voie à des matériaux insonorisants haute performance, légers et durables, capables de réduire considérablement la pollution sonore causée par les équipements industriels et la circulation.
Article : « Owl-Inspired Coupled Structure Nanofiber-Based Aerogels for Broadband Noise Reduction » – DOI : 10.1021/acsami.5c04691
