[News] Des mousses solides comportant de fines membranes absorbent fortement les ondes sonores

L'étude des phénomènes naturels...

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Redbran
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[News] Des mousses solides comportant de fines membranes absorbent fortement les ondes sonores

Message par Redbran » 09/11/2018 - 12:00:17

Contrairement à une idée répandue, des mousses comportant des pores fermés peuvent atténuer la propagation des sons bien plus efficacement que des mousses avec des pores ouverts. C'est ce qu'ont démontré des chercheurs de l'Institut Jean Le Rond d’Alembert et du Laboratoire Matière et systèmes complexes en collaboration avec l’Institut Charles Sadron et Matelys-Research. Leurs résultats sont publiés dans la revue Applied Physics Letters.

Image
© LGC
Clichés de deux mousses de polyuréthane de même porosité (env. 98%) et de même taille de pores (env. 3mm). Sur l'image du haut les pores sont ouverts, sur celle du bas les pores sont fermés par des membranes de quelques microns d'épaisseur.
Les mousses solides utilisées pour l'isolation acoustique, notamment en polyuréthane, sont généralement des mousses à cellules ouvertes, jugées plus efficaces pour atténuer les ondes sonores, car elles favorisent les déplacements d'air dans la structure du matériau. Mais cette règle présente des exceptions, comme l'ont montré des chercheurs de l'Institut Jean Le Rond d'Alembert (CNRS/Sorbonne Université), du laboratoire Matière et systèmes complexes (MSC, CNRS/université Paris Diderot), de l’Institut Charles Sadron et de Matelys-Research. En effet, en mesurant l'absorption acoustique de mousses de polyuréthane dont les pores sont séparés par une fine membrane, ils ont montré que l'atténuation des ondes sonores pouvait être jusqu'à 5 fois supérieure à celle d'une mousse « ouverte » ayant la même taille de pores. Ces mousses aux larges pores (millimétriques) fermées par des membranes pourraient ainsi constituer des alternatives aux mousses classiquement utilisées, qui elles sont « ouvertes » et avec des pores plus petits (centaine de microns).

Les chercheurs avaient constaté, dans une étude précédente, que les mousses liquides (des bulles de savon) sont d'excellents isolants acoustiques. Cette propriété est attribuée aux minces films de savon qui séparent les bulles de gaz, et à leur couplage avec les mouvements de l'air dans la mousse. Cette caractéristique pouvait-elle être transposée dans une mousse solide ?

Pour vérifier cette hypothèse, ils ont utilisé des mousses de polyuréthane dont les pores (0,5 à 3 mm de diamètre) sont séparés par des membranes très fines, de 1 à 5 microns d'épaisseur. Ces échantillons de mousse « fermée », fournis par la société Foampartner, ont été obtenus en supprimant l'étape de fabrication qui normalement permet d'ouvrir les pores. Des mesures comparatives sur des mousses « ouvertes » et « fermées » ont montré que, pour des tailles de pores de 3mm de diamètre et des échantillons de 2cm d'épaisseur, les mousses fermées par des membranes de quelques microns d'épaisseur présentent une absorption quasi parfaite entre 2 et 5 kHz (en l'absence de membrane le coefficient d'absorption ne dépasse pas 0.15 dans cette même gamme de fréquence). Pour des pores de 0,6 mm, le coefficient d'absorption avoisine 1 autour de 2 kHz (autour de cette fréquence le coefficient d'absorption des mousses sans membrane vaut environ 0.2). (1)

Pour interpréter ces résultats surprenants, les chercheurs ont mesuré la densité effective des mousses « ouvertes » et « fermées », paramètre qui caractérise l'inertie « ressentie » par l'onde acoustique dans le matériau. Résultat : la densité effective de la mousse « fermée » est 5 fois supérieure à celle de la mousse « ouverte » (alors que sa masse supplémentaire est négligeable). Le couplage entre l'air et les fines membranes est à l'origine de ce phénomène, et un travail de modélisation en cours devrait permettre de mieux comprendre les mécanismes physiques qui sont en jeu. À terme, de nouvelles solutions d'isolation acoustique pourraient émerger, par exemple pour l'automobile et les transports.

Notes:
(1) La mesure a été réalisée dans un tube d'impédance, pour des fréquences comprises en 1 et 6kHz, dans lequel l'échantillon d'épaisseur 2 cm a été placé à une extrémité et le coefficient de réflexion, r, a été mesuré. L'absorption est définie comme1-r².


Références publication:
Acoustic absorption of solid foams with thin membranes,
C. Gaulon, J. Pierre, C. Derec, L. Jaouen, F.-X. Bécot, F. Chevillotte, F. Elias, W. Drenckhan, V. Leroy.
Applied Physics Letters (2018)
DOI: https://doi.org/10.1063/1.5025407

Contacts chercheur·e·s :
Juliette Pierre - Institut Jean Le Rond d'Alembert
Valentin Leroy - Laboratoire Matière et systèmes complexes

Source: CNRS-INSIS

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POB
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Re: [News] Des mousses solides comportant de fines membranes absorbent fortement les ondes sonores

Message par POB » 10/11/2018 - 0:01:27

2kHz, c'est déjà très aigu et les sons aigus s'amortissent vite. Les plus dérangeants sont surtout les basses fréquences, et les nuisances causées par les basses à fond sont assez épouvantables.
Pour me protéger les tympans lors des séances de tir, quand j'étais à l'armée, j'utilisais des étuis de cartouches à blanc de 7,5mm. Je les ai gardés et réutilisé à plusieurs reprises, notamment à l'ancien stade Charléty quand il y eut un moto-cross en intérieur. J'étais commissaire de piste et la sono était si atroce dans des basses violentes qu'en bord de piste on n'entendait même pas les motos. Avec mes étuis de cartouches, ce fut supportable.
Il existe des "boules Quiès" en mousse, totalement inefficaces sauf pour se faire mal aux conduits auditifs.
Les feutres sous les planchers et capots de voitures sont eux aussi inefficaces.
Je doute fort que la trouvaille de nos chercheurs ait un grand avenir pour amortir les basses, disons au-dessous de 220Hz, mais sait-on jamais ?
:bieres:
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Re: [News] Des mousses solides comportant de fines membranes absorbent fortement les ondes sonores

Message par cisou9 » 10/11/2018 - 11:45:27

_______________ :_salut:
ils ont montré que l'atténuation des ondes sonores pouvait être jusqu'à 5 fois supérieure à celle d'une mousse « ouverte »
Très intéressant pour tapisser les murs d'un auditorium.
POB a écrit :
10/11/2018 - 0:01:27
2kHz, c'est déjà très aigu et les sons aigus s'amortissent vite. Les plus dérangeants sont surtout les basses fréquences, et les nuisances causées par les basses à fond sont assez épouvantables
2KHz c'est du médium l'oreille humaine entend jusqu’à 20 KHz et là nous sommes dans les aigües. :non: _________
Un homme est heureux tant qu'il décide de l'être et nul ne peux l'en empêcher.
Alexandre Soljenitsyne.

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Re: [News] Des mousses solides comportant de fines membranes absorbent fortement les ondes sonores

Message par Victor » 10/11/2018 - 12:17:16

J'utilise des boules Quiès qui sont faites de cire, enrobée de coton et qui fondent à 35-37°C
Pour les sons ça filtre les aigus et j'entends surtout les basses fréquences
Le son de référence en Musique c'est le La, soit environ 440hz
En ce qui concerne la recherche en sciences, Je dirais: Cherche encore!

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Re: [News] Des mousses solides comportant de fines membranes absorbent fortement les ondes sonores

Message par POB » 10/11/2018 - 15:01:34

Pfff ! 20kHz est déjà plus que ce qu'entendent les chiens et les chauves-souris, on est dans le sonar de marine.
Le la fondamental est à 440Hz, l'octave est à 880Hz et les voix les plus aiguës peuvent pousser à tout casser à 2kHz.
L'oreille humaine normale, c'est à dire pas esquintée par divers traumatismes, entend distinctement jusqu'à 8kHz.
Dans l'autre sens, un gros moteur Harley-Davidson, un diesel de camion, un compresseur de chantier ou une grosse caisse produisent des basses fréquences qui déchaussent les dents, mettent du jeu dans les vertèbres et causent des maux de tête pas supportables.
Une mobylette bidouillée produit des fréquences élevées, cela fait mal aux oreilles quand l'engin tourne autour du pâté de maisons et on a envie de sortir le fusil... mais dès que la source s'éloigne ce n'est plus gênant.
Quand je courais en 50cc, mon moteur prenait 16000 tours et le pot émettait des fréquences élevées. Le simple amortissement du casque les rendait tout à fait anodines. Pour les gens au bord de la piste, c'était différent.

Ceux qui se rappellent le 125 Honda 5 cylindres de Luigi Taveri, qui prenait 22000 tours, comprendront.

Les hautes fréquences sont vite amorties par l'air mais les basses se propagent plus loin, avec moins d'amortissement, notamment dans les supports solides comme les murs.
Quand un enfoiré barbare met une "musique" de merde avec des basses à fond, chez lui, tout l'immeuble en "profite" et cela donne des pulsions de lynchage, heureusement tempérées par la civilisation.
La seule protection que je connaisse contre ce genre de gugusse est le casque de tir.
Si on met au point des mousses vraiment efficaces, je serai la première à applaudir.
:bieres:
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Re: [News] Des mousses solides comportant de fines membranes absorbent fortement les ondes sonores

Message par cisou9 » 11/11/2018 - 10:49:32

_______________ :_salut:
POB a écrit :
10/11/2018 - 15:01:34
Pfff ! 20kHz est déjà plus que ce qu'entendent les chiens et les chauves-souris, on est dans le sonar de marine.
Madame Pob; vos connaissance en audio sont décevantes.
Les Chiens de 40 Hz à 60 KHz et les Chauves-souris bande passant de 10 à 120 KHz
Les sons entendus par l'oreille humaine de 16 Hz à 20 KHz (enfants) ensuite l'oreille entend jusqu’à 16 KHz puis cela descend plus ou moins vite avec l'âge. _______ :bieres: _______
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Alexandre Soljenitsyne.

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Re: [News] Des mousses solides comportant de fines membranes absorbent fortement les ondes sonores

Message par Victor » 11/11/2018 - 20:43:18

Cisous les fréquence que tu donnes comme limite d'audition pour un humain, 20 hz-20 khz
ce sont plus des trucs techniques de la Hifi, dans la réalité, les humains moyens,
ils ont une audition plus restreinte, mettons entre 35 Hz et 12 000 Hz,
Puis il faut parler des intensités sonores en décibels ça peut varier avec la source sonore
En ce qui concerne la recherche en sciences, Je dirais: Cherche encore!

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Re: [News] Des mousses solides comportant de fines membranes absorbent fortement les ondes sonores

Message par cisou9 » 12/11/2018 - 10:59:44

____________ :_salut:
Ces fréquences concernent l'oreille humaine.
La Hi-Fi ça peut aller de 80 Hz à 10KHz ou le meilleur 10Hz à 30KHz à +-3dB ; le prix n'est pas le même.
Le premier, ce n'est pas de la Hi-Fi mais une camelote couramment vendue.
Les enceintes doivent être adaptées.
La distorsion Harmonique < 1% à 1000Hz au ¾ de la puissance max.
Ce sont malheureusement des caractéristiques qui n'apparaissent pas dans les catalogues. :o ______
La radio en modulation d'amplitude atteignait péniblement le 4500Hz :siffle: _____
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Alexandre Soljenitsyne.

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