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[H/F] Métamatériaux Hiérarchiques Bio-inspirés pour le contrôle des ondes acousto-élastiques

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Informations générales

Référence : UMR8520-MARMIN-001
Lieu de travail : LILLE
Date de publication : jeudi 12 mars 2020
Nom du responsable scientifique : Dr Marco Miniacci
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 juin 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les ondes élastiques sont omniprésentes dans notre vie, de la simple propagation du son dans l'air (qui nous permet de communiquer) aux systèmes micro-électromécaniques (MEMS) pour la détection des phénomènes physiques ou aux événements catastrophiques à grande échelle tels que les tremblements de terre et les tsunamis.

Bien qu'un contrôle totale de la propagation des ondes ne soit pas encore possible, les récents développements de la Matière Condensé de la Physique ont permis l'émergence d'une nouvelle classe de matériaux composites (généralement appelés métamatériaux) capables de présenter des caractéristiques dynamiques extraordinaires telles que la réfraction négative, la collimation des ondes et la focalisation, transmission extraordinaire, masquage acoustique, etc.

Les métamatériaux sont des composites (quasi) périodiques constitués de blocs de construction, c'est-à-dire des cellules unitaires, qui permettent un contrôle spatial et spectral des ondes en raison de la directivité dépendante de la fréquence ou effets de bande interdite. Les bandes interdites sont des gammes de fréquence dans lesquelles aucune propagation d'ondes est permise.

L'idée de base de cette thèse est l'hypothèse que le principe de fonctionnement des métamatériaux est déjà exploité dans la nature, où il a donné lieu à des conceptions optimisées orientées vers des objectifs spécifiques, en raison du processus de développement évolutif, comme par exemple dans le cas du Stomatopod dactyl club, qui s'est avéré être un formidable marteau biologique résistant aux dommages, ou dans le cas de l'aile Bunaea alcinoe, présentant une vibro-dynamique extraordinaire capable de créer un camouflage acoustique contre l'écholocation des chauves-souris.

L'objectif principal de la thèse est donc de concevoir, fabriquer et caractériser expérimentalement des métamatériaux innovants inspirés par des systèmes biologiques afin de créer un dispositif léger et compact (fonctionnant en régime de sous-longueur d'onde) valable pour le contrôle de la propagation des ondes dans les applications de réduction du bruit. En raison de l'évolutivité des équations des ondes, d'autres domaines d'applications à différentes échelles peuvent être envisagés.

La thèse débutera par une analyse bibliographique sur l'état de l'art du sujet. Ensuite, l'attention sera consacrée au développement des outils de conception, explorant et intégrant potentiellement des approches analytiques et numériques, dans le but de réaliser des moyens de calcul spécifiques capables de prédire le comportement dynamique des métamatériaux bio-inspirés. La phase finale de la thèse comprendra la fabrication des échantillons et sa caractérisation expérimentale. Une comparaison entre les résultats expérimentaux et numériques sera effectuée.

Contexte de travail

Le projet est financé dans le cadre d'un projet H2020 FET Open financé par l'UE sur les métamatériaux élastiques intitulé "BOHEME: Bio-inspired Hierarchical Metamaterials". Les partenaires du projet sont l'Université de Trente (Italie), le CNRS (France), l'Imperial College de Londres (Royaume-Uni), l'EMPA et l'ETH Zurich (CH) et l'IMP-PAN (Pologne).

Contraintes et risques

Le projet ne comporte pas de contraintes ou risques particuliers puisqu'il repose principalement sur des analyses numériques et des expériences de propagation d'ondes. Connaître les protocoles normaux de sécurité pour assister à un laboratoire et les précautions nécessaires pour les travailleurs du terminal vidéo seront suffisants pour garantir la bonne exécution de la thèse.

Informations complémentaires

PROFIL GENERAL
Jeune ingénieur ou titulaire d'un Master en physique, génie ou disciplines similaires.

COMPETENCES REQUISES
Maîtrise de l'anglais (exigence stricte car le projet prévoit des échanges internationaux avec des partenaires non francophones), connaissances générales en acoustique et mécanique, familiarité avec le codage (par exemple MATLAB) et les éléments finis.
Intéressé(e) par la partie expérimentale du projet.

IMPORTANT
On invite les candidat(e)s intéressé(e)s à l'offre à déposer les CV et lettre de motivation sur le site https://emploi.cnrs.fr/ .

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