La conception de métamatériaux guidée par des outils de l’IA
Avec leurs structures qui sont souvent des arrangements complexes de cellules élémentaires, les métamatériaux sont capables de « contrôler » finement les ondes qui s’y propagent. Des chercheurs et chercheuses ont développé une nouvelle méthodologie, basée sur des outils issus de l’IA, pour concevoir des métamatériaux capables de manipuler les ondes mécaniques de fortes amplitudes. Publiés dans la revue Nature Materials, ces travaux permettent entre autres de réaliser des zones protégées des vibrations.
Les métamatériaux présentent des structures complexes qui affectent la propagation des ondes. Ils offrent ainsi des possibilités de contrôle des ondes, qui n’ont pas souvent d’équivalents naturels, notamment pour des vibrations mécaniques, du son dans l’air ou encore de la lumière. Mais de nombreuses fonctions de contrôle d’onde ne sont pour l’instant pas atteignables, car elles reposent sur des structures trop compliquées pour être prédites par la seule théorie, notamment dans des régimes non linéaires qui se manifestent aux fortes amplitudes d’ondes où les phénomènes dépendent de l’amplitude. Il s’agit par exemple de focaliser l’énergie vibratoire dans une région choisie lorsqu’une onde de forte amplitude est générée au bord du métamatériau, de définir une zone protégée des vibrations ou d’induire un mouvement local de rotation. Ces fonctions de contrôle d’ondes aideraient entre autres à préserver des objets de chocs et de vibrations, ou à récupérer plus efficacement de l’énergie de telles ondes. Des chercheurs et chercheuses du Laboratoire d’acoustique de l’université du Mans (LAUM, CNRS/Le Mans Univ.), de l’université d’Harvard (États-Unis), de l’université technique du Danemark, de l’université de Princeton (États-Unis) et de l’École polytechnique fédérale de Zurich (ETHZ, Suisse) sont parvenus à concevoir des métamatériaux flexibles présentant de telles fonctions, grâce à des outils issus de l’intelligence artificielle.