Ce nouveau système révolutionnaire annule les bruits autour de vous

Il existe différentes techniques pour réduire le bruit, allant de l’isolation acoustique à l’absorption sonore, mais ces techniques ont leurs limites. Des chercheurs de l’EPFL ont trouvé une alternative : un dispositif à plasma qui crée des ondes sonores qui annulent le bruit. 

Le principe de la réduction active du bruit

La réduction active du bruit (RAB) est une technique qui consiste à annuler les ondes sonores indésirables en générant des ondes de même amplitude mais en opposition de phase. Ainsi, les ondes s’annulent mutuellement et le bruit disparaît.

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La RAB est utilisée dans les casques et les voitures, où l’environnement acoustique est assez contrôlé et les points d’écoute sont facilement localisables. Elle fonctionne aussi à l’échelle d’une pièce, mais il faut alors un mur entier de haut-parleurs pour éliminer les sons graves, qui ont une longueur d’onde plus longue.

Les haut-parleurs conventionnels utilisent des membranes qui vibrent pour déplacer l’air et créer des ondes sonores. Mais ces membranes sont lourdes et ont une inertie qui limite leur réactivité aux changements de tension. Elles sont aussi peu efficaces pour reproduire les basses fréquences, qui nécessitent plus d’air déplacé.

Le fonctionnement du dispositif à plasma

Des chercheurs de l’EPFL ont mis au point un dispositif de réduction du bruit qui utilise un système de propulsion à plasma d’air ionisé au lieu de haut-parleurs. Une couche de 17 mm d’épaisseur peut bloquer le bruit de 20 Hz aussi bien qu’un mur de 4 m d’épaisseur.

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Le dispositif fonctionne comme un système de propulsion ionique, en utilisant un champ électrique pour ioniser l’air ambiant en un plasma, créant des particules chargées positivement et négativement. Ces ions sont ensuite accélérés magnétiquement, et ils poussent contre l’air ambiant pour créer des ondes de pression. En faisant varier la tension appliquée, on peut modifier instantanément la quantité d’air déplacée.

L’équipe de l’EPFL a publié une vidéo en 2020, montrant le dispositif utilisant des plaques métalliques perforées avec des boucles de fil à une courte distance derrière elles. Ces plaques forment les électrodes qui ionisent l’air entre elles. Les chercheurs appellent cette couche d’air ionisé une métacouche plasmacoustique.

Les particules d’air chargées électriquement peuvent répondre instantanément aux commandes du champ électrique externe et interagir efficacement avec les vibrations sonores dans l’air autour du dispositif pour les annuler.

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Les avantages de la méthode

Le dispositif à plasma offre de nombreux avantages pour réduire le bruit. Il est mince, léger, simple. Il est très réactif et efficace pour annuler les hautes fréquences. Il est également efficace pour supprimer les sons basse fréquence, qui sont difficiles à atténuer avec des matériaux ou des structures absorbants. Ce qui est intéressant, car la reproduction des basses n’était pas le point fort de ces haut-parleurs ioniques dans la vidéo de 2020.

Ce dispositif a aussi la particularité d’absorber 100 % de l’intensité sonore entrante et de ne rien réfléchir. Il ouvre ainsi de nouvelles frontières en matière de contrôle du bruit où l’espace et le poids comptent, surtout à basse fréquence. Il pourrait être utilisé dans divers environnements intérieurs, comme les cabines de véhicules et d’avions, les espaces de bureau et les habitations.

“Nous voulions réduire au maximum l’effet de la membrane, car elle est lourde”, explique Stanislav Sergeev, post-doctorant au groupe acoustique de l’EPFL et premier auteur d’une nouvelle étude publiée dans Nature Communications.

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Les applications potentielles du dispositif

L’EPFL a accordé une licence de la technologie à base de plasma à la société suisse Sonexos, qui se charge de la commercialiser dans un large éventail d’applications.

“Nous sommes extrêmement enthousiastes quant au potentiel immense de la technologie du plasma dans la réduction du bruit et l’amélioration de l’acoustique de divers environnements intérieurs, y compris les cabines de véhicules et d’avions, les espaces de bureau et les habitations”, déclare le PDG de Sonexos, Mark Donaldson, dans un communiqué de presse. “Alors que nous dirigeons les efforts de développement et de commercialisation, nous avons le privilège de collaborer avec l’équipe exceptionnelle d’ingénieurs de l’EPFL.”

Il sera fascinant de voir comment ce concept fonctionnera sur le marché, car il s’agit d’un moyen exceptionnellement efficace, fiable et pratique d’éliminer le bruit. Il est évident que les choses sont beaucoup plus complexes dans le monde réel qu’en laboratoire, mais ce genre de chose a le potentiel d’améliorer la vie des gens.

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