Le vol silencieux des hiboux inspire une nouvelle technologie de réduction du bruit
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Si vous avez déjà vu un hibou voler, vous n'avez probablement rien entendu. En effet, sa peau et ses plumes atténuent le son en absorbant les bruits de vol à haute et basse fréquence. Inspirés par cette isolation phonique naturelle, des chercheurs, publiant dans ACS Applied Materials & Interfaces, ont développé un aérogel bicouche imitant les structures internes des plumes et de la peau des chouettes pour atténuer la pollution sonore. Ce nouveau matériau pourrait être utilisé dans les voitures et les usines afin de réduire le bruit de la circulation et le bruit industriel.
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. Lorsqu'il est impossible d'éliminer la source de la pollution sonore, les matériaux insonorisants contribuent à l'atténuer.
Cependant, les matériaux traditionnels absorbent soit les sons aigus, comme le crissement des freins, soit les sons graves, comme le grondement sourd d'un moteur de voiture. Cela signifie que les ingénieurs superposent souvent plusieurs types de matériaux insonorisants pour obtenir une réduction du bruit sur l'ensemble du spectre, ce qui augmente le poids et l'encombrement.
Pour surmonter ce problème, Dingding Zong et ses collègues se sont tournés vers un expert acoustique improbable : la chouette. Grâce à ses plumes douces et à sa peau poreuse, elle reste silencieuse en vol. L'objectif des chercheurs était de concevoir un absorbeur de son à large bande tout aussi polyvalent.
Les chercheurs ont congelé des gouttelettes d'hexane dans une couche de matériau souple, grâce à une technique appelée « cryo-reconstruction par émulsion ». Le retrait de l'hexane congelé a révélé un motif en nid d'abeille dans le matériau. Ils ont ajouté une seconde couche de 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 de hibou : la couche poreuse inférieure ressemble à la peau de l'oiseau avec des cavités microscopiques qui annulent le bruit à basse fréquence ; et la couche supérieure inspirée des plumes, faite de nanofibres duveteuses, atténue les sons à haute fréquence.
Les chercheurs ont notamment découvert que leurs aérogels inspirés des hiboux peuvent :
- Absorbe 58 % des ondes sonores qui le frappent, dépassant ainsi le seuil des matériaux de contrôle du bruit efficaces.
- Réduisez le bruit du moteur automobile 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.
- Maintient l'intégrité structurelle pendant 100 cycles de compression, avec seulement 5 % de déformation.
Les chercheurs estiment que cette étude ouvre la voie à des matériaux absorbant le son haute performance, légers et durables qui peuvent réduire considérablement la pollution sonore provenant des équipements industriels et de la circulation.