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Post-doctorat "matériaux pour l'acoustique" H/F

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
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Informations générales

Référence : UMR5295-VIRGUE-001
Lieu de travail : TALENCE
Date de publication : mardi 14 mai 2019
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 12 mois
Date d'embauche prévue : 15 juillet 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : Entre 2617€ et 3730€ bruts mensuels selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

Le poste proposé prend cadre dans un programme de recherches menées au sein de l'Institut de Mécanique et d'Ingénierie-Bordeaux en collaboration avec les laboratoires CRPP et LOF du campus bordelais, dans le contexte global de l'Acoustique et de la matière molle. La mission principale est de participer au design, la fabrication et aux mesures ultrasonores des propriétés acoustiques de milieux localement résonants conçus par des techniques de la matière molle et aillant des fonctions de masquage ou anéchoïsme pour l'acoustique sous-marine.
Le défi principal des recherches consiste en l'étude couplée des propriétés dynamiques des matériaux synthétisés (essentiellement l'absorption acoustique résonante par des micro-résonateurs locaux) et du comportement mécanique statique du composite élastomère (modifications de la structure interne aléatoire du composite inclusionnaire ayant potentiellement un impact sur les propriétés dynamiques globales de celui-ci).
Les travaux de recherche porteront à la fois sur des aspects expérimentaux (mesures ultrasonores sur des échantillons sous charges statiques) et de modélisation/prédiction de l'atténuation acoustique par diffusion interne et par effets d'atténuation intrinsèque des différents composants du composite. Globalement il est crucial pour les applications in situ de comprendre et prédire précisément les mécanismes impactant le comportement macroscopique (statique et dynamique) de ces composites sous pression hydrostatique.

Mots clés : élastomères, matériaux poreux denses, matériaux multiphasiques, propriétés effectives, comportement mécanique, propriétés acoustiques localement résonantes, métamatériaux acoustiques, ultrasons.

Activités

L'activité du post-doc s'articulera autour des points suivants en collaboration avec des chercheurs du département APY d'I2M :
- Théorie de la diffusion résonante dans les solides. Cas particuliers des matrices et inclusions « molles » (élastomères);
- Codage de modèles de diffusion multiple et prédiction des propriétés dynamiques macroscopiques de composites inclusionnaires tenant compte des paramètres de synthèse des matériaux réels;
- Mesures ultrasonores sur des échantillons fabriqués par les laboratoires de physico-chimie partenaires du projet (caractérisation de matériaux homogènes et hétérogènes);
- Mesures ultrasonores sur des échantillons soumis à des charges mécaniques statiques : impacts sur les propriétés acoustiques résonantes et lien avec les résultats obtenus sur la mécanique statique du composite (ce dernier point fait l'objet de travaux parallèle à I2M);
- Mise en place d'expérimentations pour mesurer les propriétés d'anéchoïsme ou de masquage des composites fabriqués.

Compétences

Les candidat(e)s avec un doctorat en acoustique ou physique des ondes sont les bienvenu(e)s. Des compétences en physique expérimentale, particulièrement dans le domaine ultrasonore seront grandement appréciées.

Contexte de travail

Les métamatériaux localement résonants sont essentiellement des composites pour le contrôle spatial des ondes. Dans le même esprit que les « smart composites » permettent d'adapter la distribution spatiale anisotrope des champs afin d'obtenir les propriétés mécaniques souhaitées (matériaux rigides et légers, par exemple avec des arrangements spécifiques de différentes phases matérielles), les métamatériaux acoustiques sont designés pour obtenir des propriétés macroscopiques acoustiques extrêmes, telles que des valeurs très grandes ou petites, imaginaires ou même négatives de l'indice de réfraction. Ils sont généralement conçus avec une architecture (uniforme ou non) sub-longueur d'onde composée de petites inclusions. Les applications potentielles de ces composites pour les ondes sont l'isolation acoustique (atténuation des ondes), le guidage des ondes (pour le traitement analogique du signal, le cloaking/masquage), l'imagerie haute résolution (contrôle des ondes évanescentes), etc.
Le département d'acoustique physique (APY) d'I2M a développé depuis plusieurs années en collaboration avec des laboratoires de physico-chimie du campus bordelais, des synthèses de milieux localement résonants basées sur les techniques de la matière molle. La principale caractéristique et réussite de cette approche est la fabrication de matériaux à indice acoustique élevé [1] (avec une vitesse du son très faible de l'ordre de la centaine de mètres par seconde et moins), qui ont permis différentes preuves de concepts dans le contexte des matériaux à indice négatif [2] et des métasurfaces pour la synthèse de fronts d'ondes sur mesure [3]. Cette matière « lente » est constituée d'un élastomère (ici du caoutchouc silicone) comprenant des pores d'air d'environ 1 à 10 µm. Le grand intérêt de ces matériaux denses du point de vue du design acoustique est la forte dépendance de leur module de compressibilité (et, par conséquent, de leur vitesse du son) à la porosité. Ceci est directement dû au très faible module de cisaillement de la matrice élastomère. Avec une telle matière à indice élevé, il est dès lors possible de fabriquer des résonateurs sphériques basse fréquence de type Mie pouvant être répartis de manière aléatoire dans une matrice fluide ou solide. La très forte diffusion résonante implique de grandes variations des propriétés acoustiques effectives, conduisant à une bande de fréquence d'indice négatif, comme indiqué dans le cas du métafluide discuté dans [2].

Groupes de recherche impliqués : l'emploi est basé à l'I2M au sein du groupe APY en connexion proche avec le groupe IMC de l'I2M (pour les aspects « mécanique statique »), et avec nos deux laboratoires partenaires de physico-chimie : le CRPP (Centre de Recherche Paul Pascal, Université de Bordeaux, Pr Olivier MONDAIN-MONVAL) et le LOF-Solvay (Laboratoire du Future, Dr Jacques LENG).

Quelques références:
[1] A. Ba, A. Kovalenko, C. Aristégui, O. Mondain-Monval and T. Brunet, « Soft porous silicone rubbers with ultra-low sound speeds in acoustic metamaterials », Scientific Reports 7, 40106, 2017 (doi: 10.1038/srep40106)

[2] T. Brunet, A. Merlin, B. Mascaro, K. Zimny, J. Leng, O. Poncelet, C. Aristégui, O. Mondain-Monval, « Soft 3D acoustic metamaterial with negative index », Nature Materials 14, 384–388, 2015 (doi: 10.1038/nmat4164).
[3] Y. Jin, R. Kumar, O. Poncelet, O. Mondain-Monval, T. Brunet, « Flat acoustics with soft gradient-index metasurfaces », Nature Communications 10, article 143, 2019 (open access at doi: 10.1038/s41467-018-07990-5).

Informations complémentaires

Texte scientifique de l'offre disponible sur le site de la Société Française d'Acoustique : http://secretariat.sfa.pagesperso-orange.fr/ECHO_HEBDO/2019/doc/2019-02_PANAMA_post-doc_APYv1.pdf

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