La recherche sur la réduction du bruit a fait d’énormes progrès cette dernière décennie, offrant des solutions toujours plus innovantes pour atténuer les nuisances sonores. Dans cette quête incessante, des scientifiques de la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur à l’EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) ont récemment réalisé un exploit remarquable. Ils ont développé un système antibruit actif exploitant un concept basé sur le plasma d’air ionisé. Cette technologie se révèle extrêmement efficace pour réduire le bruit dans divers environnements et configurations.
La réduction active du bruit est une technique largement utilisée pour atténuer les nuisances sonores indésirables. Son principe de fonctionnement repose sur l’utilisation de haut-parleurs spéciaux capables de générer des ondes sonores en phase opposée à celles du bruit ambiant, permettant ainsi de les « annuler ». Cependant, ces haut-parleurs traditionnels rencontrent des limitations dues à leur membrane.
La membrane, présente dans les haut-parleurs conventionnels, est essentielle pour produire le son et générer les ondes de pression nécessaires. Cependant, elle présente un inconvénient majeur : son poids relativement élevé. À cause de sa masse, elle est limitée dans sa capacité à réagir efficacement aux hautes fréquences. Afin de surmonter ce handicap inhérent à la membrane, les chercheurs de l’EPFL se sont tournés vers une alternative révolutionnaire : le réducteur de bruit à base de plasma. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature.
La génération du plasma
Pour parvenir à utiliser le plasma dans le cadre de la réduction active du bruit, les chercheurs ont procédé par ionisation. Cette opération repose sur l’utilisation de deux électrodes entre lesquels un champ électrique est créé afin d’ioniser les particules de la fine couche d’air présente. Cette couche d’air fine se transforme alors en un plasma chargé que l’équipe appelle « métacouche plasmacoustique ».
Le plasma, composé d’ions, est ensuite soumis à l’action d’un champ magnétique. Sous l’effet du champ magnétique, les particules chargées se déplacent le long des lignes de force. Cela a pour conséquence de pousser l’air résiduel non ionisé et de générer des ondes de pression grâce auxquelles le plasma est en mesure de produire du son et ainsi de réduire le bruit environnant.
Une solution polyvalente pour la réduction du bruit
Le système antibruit à base de plasma offre une polyvalence exceptionnelle en matière de réduction du bruit, tant pour les basses fréquences que pour les hautes fréquences. Il présente la capacité unique de s’ajuster aux réflexions acoustiques sur une large gamme de fréquences, allant de la gamme du hertz à celle du kilohertz, avec une couche de plasma dont l’épaisseur ne représente qu’un millième de la longueur d’onde correspondante.
Pour illustrer cette adaptabilité, prenons l’exemple d’un son de basse fréquence de 20 Hz, avec une longueur d’onde de 17 mètres. Contrairement aux solutions conventionnelles qui nécessiteraient un mur de 4 mètres d’épaisseur pour atténuer un tel bruit, une couche de plasma d’une épaisseur de seulement 17 millimètres serait suffisante. Cette différence considérable dans les dimensions démontre la compacité et l’efficacité du système.
La particularité « éthérée » de cette technologie, qui se caractérise par sa légèreté et sa finesse, lui permet d’être déployée dans une multitude d’applications. Le système peut ainsi être intégré de manière discrète dans divers environnements. D’ailleurs, consciente du potentiel de sa technologie, l’équipe de recherche de l’EPFL a récemment conclu un partenariat avec une société spécialisée dans les technologies audio. Cette collaboration vise à créer des atténuateurs de bruit basés sur le concept du transducteur plasma. Ensemble, ils aspirent à développer des solutions innovantes et performantes pour réduire le bruit dans différents secteurs et applications, tels que l’automobile, l’industrie, les espaces de travail et les habitations.