CAPRİCORNUS ( OĞLAK )

Maintenant que nous avons validé notre dispositif expérimental et que nous avons une idée des limites de précision des mesures qu’il permet, nous pouvons entreprendre l’étude de la réflexion sur les quatre méta-écrans fabriqués à partir des PDMS (les deux moules en PDMS A et les deux moules en PDMS B). Cependant, avant cela, des questions se sont posées sur le maintien de ces méta-écrans sur la plaque. Nous détaillerons donc notre protocole de pose des méta-écrans avant de présenter les résultats de nos mesures.

3.3.4.1 Mise en place et reproductibilité

Les méta-écrans sont immergés et placés sur la plaque de dural, en plaçant les trous débouchants côté plaque. Nous n’utilisons pas de colle pour maintenir le méta-écran sur la plaque, c’est une question sur laquelle nous ne nous sommes pas penchés, nous concentrant sur le matériau en lui-même. Nous avons tenté des mesures avec du scotch double face mais la pose de cette couche supplémentaire altère les mesures du coefficient de réflexion et rend les résultats fluctuants d’une mesure à l’autre. Malgré les soins pris pour les éviter, le scotch emprisonne très certainement des microbulles d’air qui ont un effet non négligeable sur les mesures. Nous avons donc simplement posé le méta-écran sur le dural, puisqu’on s’est aperçu qu’il tenait en place le temps nécessaire à nos mesures acoustiques.

Cependant, le coefficient de réflexion mesuré est très sensible à la manière de placer le méta-écran. Nous avons fait plusieurs mesures sur un échantillon de Thales qui illustrent les précautions à prendre pour placer le méta-écran sur la plaque (figure 3.18a). La mesure de référence est faite sur la plaque de dural seule.

Il n’est pas possible d’appliquer le méta-écran sur la plaque de dural hors de l’eau : il se décolle lorsqu’on plonge le tout dans l’eau. Il faut donc placer le méta-écran sur la plaque déjà immergée.

Nous nous sommes vite rendus compte que, malgré la petite taille des cylindres, l’eau pénétrait à l’intérieur si nous ne prenions aucune précaution. Au premier essai, nous avons plongé l’échantillon dans l’eau et l’avons secoué (de manière à évacuer d’éventuelles bulles d’air sur la surface). Les trous se sont remplis d’eau et le méta-écran se comportait alors comme un élastomère plein (courbe en bleu clair sur la figure 3.18a). Le méta-écran sec doit être plongé délicatement dans la cuve et placé le plus rapidement possible sur la plaque de dural. On doit s’assurer d’un séchage optimal avant la pose. Un séchage avec un tissu (courbe rouge) n’est pas suffisant pour sécher l’intérieur des trous ; un séchage à l’air pulsé est bien plus efficace (courbe bleu foncé).

Les expériences étant très sensibles à plusieurs paramètres, se pose alors la question de la reproductibilité des mesures. On montre sur la figure 3.19, la photo d’un méta-écran et

d’une plaque immergés sur lesquels sont effectuées les mesures de réflexion. Trois mesures ont été faites sur un des méta-écrans PDMS faits à partir du moule 1 ; elles sont rassem- blées sur la figure 3.18b. A chaque mesure, le méta-écran est sorti de l’eau, séché à l’air pulsé puis replacé sur la plaque. En suivant correctement le protocole, les mesures sont reproductibles avec une faible dispersion.

60 70 80 90 100 110 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Non troué Immergé et secoué Séché au tissu

Sec (1ère utilisation)

Séché à l'air pulsé

(a) Essais de pose du méta-écran sur le dural.

60 70 80 90 100 110 0.4 0.6 0.8 1 (b) Reproductibilité de la mesure.

Figure 3.18: (a) Expériences-essais pour le protocole de mise en place de l’élastomère sur la plaque de dural. Il s’agit ici d’un méta-écran obtenu par perçage d’un échantillon fourni par Thales. (b) Réalisation de trois mesures en suivant le protocole d’un séchage avec l’air pulsé avant une pose rapide sur la plaque immergée. Il s’agit ici d’un méta-écran de PDMS fabriqué à partir du moule 1.

Figure 3.19: Photo d’un méta-écran de PDMS posé sur la plaque de dural immergée dans la cuve.

Une fois le protocole mis en place, des mesures acoustiques peuvent être faites sur les différents échantillons.

3.3.4.2 Mesures en réflexion sur des méta-écrans bulleux

Nous avons réalisé des mesures de réflexion sur les quatre méta-écrans réalisés à partir de PDMS (figure 3.20). On présente à chaque fois les mesures sur une plaque d’élastomère homogène (symboles noirs), celles avec les méta-écrans faits à partir du moule 1 (symboles bleus) et celles avec les méta-écrans faits à partir du moule 2 (symboles rouges).

Les mesures sur le PDMS B (à droite) sont moins propres en comparaison de celles faites avec le PDMS A. En particulier, les mesures diffèrent selon l’impulsion envoyée. On explique cela par des problèmes de stabilité pendant nos mesures. Il est difficile de faire tenir les méta-écrans de PDMS B qui sont très lourds (ρ = 2300 kg/m3). En effet, ils ne tiennent qu’un temps très court sur le dural avant de glisser, rendant l’enregistrement des signaux plus compliqué.

Les deux géométries ont une réponse complètement différente. La géométrie 1 montre un fort creux dans la réflexion vers 50 kHz, alors que la géométrie 2, plus concentrée en air, n’a qu’un effet très faible sur la réflexion par rapport à une plaque d’élastomère homogène. En dépit des soucis rencontrés avec le PDMS B, la différence de réflexion ap- parait flagrante entre le méta-écran 1 (qui se trouve être un très bon candidat pour la super-absorption), et le méta-écran 2 (qui a une réflexion pratiquement égale à 1 et qui est même plus importante que la plaque de PDMS homogène).

La comparaison de ces mesures avec notre modèle analytique suppose la connaissance précise de la rhéologie des PDMS aux fréquences de mesures, ce que nous chercherons à déterminer dans la section suivante.

40 60 80 100 120 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 2 pulses longs 1 pulse court non troué moule 1 moule 2 (a) PDMS A 40 50 60 70 80 90 100 110 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1 pulse court 2 pulses longs moule 1 non troué moule 2 (b) PDMS B

Figure 3.20: Mesures de réflexion sur différents méta-écrans, sans trous (en noir) réalisés à partir du moule 1 (en bleu) et réalisés à partir du moule 2 (en rouge), (a) pour le PDMS A, (b) pour le PDMS B. Les symboles pleins viennent de la TF de deux signaux longs et les vides de celle d’un seul signal plus court.