Les matériaux à fonction acoustique jouent un rôle important dans le domaine de l’acoustique sous-marine qu’il s’agisse de diminuer le rayonnement (champ proche et/ou lointain) dans l’eau de structures « rigides » vibrantes (fonction masquage), de réduire le coefficient de réflexion des ondes acoustiques incidentes sur des structures immergées (fonction anéchoïque), de réfléchir ou d’absorber une onde acoustique dans une direction donnée (baffle, barrière acoustique). Les performances de ces matériaux représentent un enjeu important pour la discrétion ou la furtivité acoustique des structures immergées ou navigantes et ont un impact direct sur la capacité des sonars à les détecter/localiser/classifier soit en passif (fonction masquage) soit en actif (fonction anéchoique). Les applications premières se situent dans le domaine des matériaux de revêtement acoustique (Bâtiments de surface, sous-marins, drones, mines, structures offshores oil&gas ou pour les énergies marines renouvelables…) et des matériaux d’environnement d’antennes acoustiques. De plus, la maîtrise de leurs performances est cruciale pour le dimensionnement et la prédiction des performances des Équipements Sonars en général (Hypothèses sur les Index de réflexion, Bruits rayonnés des objets revêtus à détecter/localiser/classifier par le Sonar).
Par rapport au cas de l’acoustique aérienne qui recherche ce même type de fonction, les caractéristiques par rapport à l’air du milieu marin (impédance acoustique, vitesse du son, pression statique, agressivité chimique) amènent, pour une même gamme de fréquence, à des solutions technologiques différentes et donc à des matériaux spécifiques pour le domaine de l’acoustique sous-marine.
Les matériaux acoustiques classiquement utilisés aujourd’hui en acoustique sous-marine sont des métamatériaux soit de type microinclusionnaire (injection de microballons compressibles dans une matrice visco-élastique avec une fréquence de résonance des microballons bien supérieure à la fréquence de fonctionnement, et une répartition aléatoire des inclusions), soit de type macroinclusionnaire : inclusion de structures résonantes dans la gamme de fonctionnement dans une matrice viscoélastique (revêtement de type « Alberich » par exemple).
L’enjeu technologique et scientifique pour ces matériaux est d’aboutir à une amélioration significative des performances dans une épaisseur de revêtement réduit (à savoir faible par rapport à la longueur d’onde). La France, depuis la fin des années 90, a pris un certain retard dans ce domaine compte tenu d’enjeux nationaux à la baisse à partir de la fin des années 1990 et les matériaux disponibles aujourd’hui en France ont été conçus avec l’approche des outils de conception de l’époque, et de manière semi-empirique. Les travaux à réaliser et les évolutions à rechercher portent sur les aspects suivants :
- du point de vue phénoménologique, mieux comprendre le lien entre la structure du matériau et ses performances fonctionnelles (absorption, réflexion des ondes…),
- du point de vue conception, explorer les potentialités de nouveaux types d’inclusions résonnantes, et optimiser l’agencement de couches,
- du point de vue réalisation, rechercher des méthodes de fabrication adaptées à ce type de matériaux compte tenu des applications visées.