FR2741988A1 - Absorbeur acoustique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un absorbeur acoustique comportant des radicaux (T1) liés à un substrat (S1) par des liaisons chimiques (L1) tout en étant dépourvus par ailleurs d'affinité importante pour ce substrat et tout en ne présentant pas d'interaction mutuelle directe importante. L'invention s'applique à l'isolation acoustique.
Description
Absorbeur acoustique
La présente invention vise à permettre d'absorber des ondes
acoustiques. Elle vise plus spécifiquement à permettre d'absorber de telles
ondes alors que ces dernières se propagent dans un gaz. Ce gaz est
typiquement l'air, mais il pourrait être autre, par exemple pour constituer le fluide de travail d'une pompe à chaleur. Il sera désigné ci-après comme "gaz
ambiant".
La présente invention vise à permettre d'absorber des ondes
acoustiques. Elle vise plus spécifiquement à permettre d'absorber de telles
ondes alors que ces dernières se propagent dans un gaz. Ce gaz est
typiquement l'air, mais il pourrait être autre, par exemple pour constituer le fluide de travail d'une pompe à chaleur. Il sera désigné ci-après comme "gaz
ambiant".
De nombreux dispositifs ou matériaux permettent d'absorber de telles
ondes. Ils seront appelés ci-après "absorbeurs". De manière usuelle, ils
dissipent l'énergie des ondes acoustiques en la transformant en chaleur.
ondes. Ils seront appelés ci-après "absorbeurs". De manière usuelle, ils
dissipent l'énergie des ondes acoustiques en la transformant en chaleur.
Dans les absorbeurs connus cette dissipation est notamment obtenue par
les frottements visqueux de l'air au contact de parois solides fixes lors des
déplacements alternatifs que ces ondes imposent à cet air. L'importance de
ces frottements est accrue, soit en amenant l'air à se déplacer dans les
pores d'un matériau poreux, soit en réalisant des cavités résonnantes dans
lesquelles les ondes acoustiques à absorber, qui sont typiquement des
ondes progressives, induisent des ondes stationnaires d'amplitudes plus
grandes. Cette dissipation résulte aussi d'échanges thermiques entre les
parois solides et l'air. Les ondes acoustiques soumettent en effet ce demier
à des variations alternatives de pression s'accompagnant de variations
correspondantes de température.
les frottements visqueux de l'air au contact de parois solides fixes lors des
déplacements alternatifs que ces ondes imposent à cet air. L'importance de
ces frottements est accrue, soit en amenant l'air à se déplacer dans les
pores d'un matériau poreux, soit en réalisant des cavités résonnantes dans
lesquelles les ondes acoustiques à absorber, qui sont typiquement des
ondes progressives, induisent des ondes stationnaires d'amplitudes plus
grandes. Cette dissipation résulte aussi d'échanges thermiques entre les
parois solides et l'air. Les ondes acoustiques soumettent en effet ce demier
à des variations alternatives de pression s'accompagnant de variations
correspondantes de température.
Le volume que ces absorbeurs connus doivent occuper pour être
efficaces constitue souvent un inconvénient.
efficaces constitue souvent un inconvénient.
La présente invention a notamment pour but de permettre la
réalisation d'absorbeurs présentant un volume réduit etlou une efficacité
accrue pour l'absorption d'ondes acoustiques.
réalisation d'absorbeurs présentant un volume réduit etlou une efficacité
accrue pour l'absorption d'ondes acoustiques.
Dans ce but elle a notamment pour objet un absorbeur acoustique
comportant des radicaux liés à un substrat par des liaisons chimiques simples tout en étant dépourvus par ailleurs d'affinité importante pour ce
substrat et tout en ne présentant pas d'interaction mutuelle directe
importante. Elle a plus particulièrement pour objet un absorbeur pour ondes
acoustiques se propageant dans un gaz ambiant, cet absorbeur comportant:
-un substrat solide présentant une surface exposée audit gaz
ambiant,
-et des radicaux liés extérieurement à ce substrat dans cette surface.
comportant des radicaux liés à un substrat par des liaisons chimiques simples tout en étant dépourvus par ailleurs d'affinité importante pour ce
substrat et tout en ne présentant pas d'interaction mutuelle directe
importante. Elle a plus particulièrement pour objet un absorbeur pour ondes
acoustiques se propageant dans un gaz ambiant, cet absorbeur comportant:
-un substrat solide présentant une surface exposée audit gaz
ambiant,
-et des radicaux liés extérieurement à ce substrat dans cette surface.
Ces radicaux sont liés à ce substrat chacun par une liaison chimique simple
et ils sont dépourvus par ailleurs d'affinité importante pour ce substrat, de
sorte que cette liaison constitue une liaison d'amarrage permettant
notamment une vibration transversale de ces radicaux. Ils ont des masses
radicalaires voisines de masses moléculaires des molécules dudit gaz
ambiant de manière à constituer, pour des molécules incidentes de ce gaz
se dirigeant vers le substrat, des radicaux dits ci-après "intercepteurs" tels qu'une interaction "de choc" entre une dite molécule incidente et un radical
intercepteur provoque une modification importante et aléatoire de la vitesse
de cette molécule. Une distance moyenne entre deux radicaux intercepteurs
doit être au moins comparable à une amplitude de leur dite vibration transversale pour que, lors d'une dite interaction de choc entre une molécule
incidente et un radical intercepteur, la dite modification de la vitesse de cette molécule ne soit pas sensiblement affectée par une interaction parasite
de ce radical intercepteur avec un autre radical intercepteur.
et ils sont dépourvus par ailleurs d'affinité importante pour ce substrat, de
sorte que cette liaison constitue une liaison d'amarrage permettant
notamment une vibration transversale de ces radicaux. Ils ont des masses
radicalaires voisines de masses moléculaires des molécules dudit gaz
ambiant de manière à constituer, pour des molécules incidentes de ce gaz
se dirigeant vers le substrat, des radicaux dits ci-après "intercepteurs" tels qu'une interaction "de choc" entre une dite molécule incidente et un radical
intercepteur provoque une modification importante et aléatoire de la vitesse
de cette molécule. Une distance moyenne entre deux radicaux intercepteurs
doit être au moins comparable à une amplitude de leur dite vibration transversale pour que, lors d'une dite interaction de choc entre une molécule
incidente et un radical intercepteur, la dite modification de la vitesse de cette molécule ne soit pas sensiblement affectée par une interaction parasite
de ce radical intercepteur avec un autre radical intercepteur.
Les radicaux intercepteurs sont, au moins approximativement, en équilibre thermique avec le substrat et le gaz ambiant. Leur agitation thermique s'effectue selon une pluralité de degrés de liberté de vibration et de rotation, la dite vibration transversale n'étant qu'un cas particulier. Tous ces degrés de liberté interviennent lors des chocs constitués par les interactions entre molécules incidentes et intercepteurs. L'absorption des ondes acoustiques résuite du caractère partiellement aléatoire des vitesses des molécules du gaz ambiant émergeant des dites interactions de choc.
Typiquement le rapport de la masse d'un radical intercepteur à celle d'une molécule du gaz ambiant est compris entre 1/4 et 20 et de préférence entre 1/2 et 8. Typiquement encore le rapport de ladite distance moyenne entre deux radicaux intercepteurs à la dite amplitude de vibration est supérieur à 1/2 et de préférence compris entre 1 et 1000.
Le substrat présente de préférence une forme semblable à celle d'absorbeurs connus dont la présente invention permet alors d'augmenter
l'efficacité. II est remarquable que cette augmentation d'efficacité soit obtenue sans augmentation sensible de volume car les intercepteurs forment à la surface du substrat une couche monoradicalaire qui peut être comparée à un fluide bidimensionnel gazeux ou supercritique et qui présente une épaisseur négligeable vis à vis du diamètre d'un pore ou d'une cavité résonnante. Le substrat peut notamment présenter la structure d'un feutre ou d'une mousse à pores ouverts et une surface enveloppe de cette structure peut présenter des reliefs de formes connues adaptées aux bandes de fréquence des ondes à absorber.
l'efficacité. II est remarquable que cette augmentation d'efficacité soit obtenue sans augmentation sensible de volume car les intercepteurs forment à la surface du substrat une couche monoradicalaire qui peut être comparée à un fluide bidimensionnel gazeux ou supercritique et qui présente une épaisseur négligeable vis à vis du diamètre d'un pore ou d'une cavité résonnante. Le substrat peut notamment présenter la structure d'un feutre ou d'une mousse à pores ouverts et une surface enveloppe de cette structure peut présenter des reliefs de formes connues adaptées aux bandes de fréquence des ondes à absorber.
II convient d'éviter autant que possible une affinité physico-chimique qui créerait des interactions supplémentaires parasites entre le substrat et les radicaux intercepteurs. Pour cela ces demiers sont par exemple des radicaux hydrocarbonés non polaires si le substrat est polaire comme la silice et des radicaux fluorocarbonés polaires si le substrat est peu ou pas polaire comme un polymère organique.
Avec l'aide des figures schématiques ci-jointes il va être indiqué ciaprès, à simple titre d'exemples, comment la présente invention peut être
mise en oeuvre.
mise en oeuvre.
Les figures 1A et 1 B représentent respectivement un état initial et un
état final d'une réaction chimique illustrant des réactions de greffage réalisées dans le cadre d'un premier mode de mise en oeuvre de cette invention.
état final d'une réaction chimique illustrant des réactions de greffage réalisées dans le cadre d'un premier mode de mise en oeuvre de cette invention.
Les figures 2A et 2B représentent respectivement un état initial et un état final d'une réaction chimique illustrant des réactions de greffage selon un deuxième mode de mise en oeuvre de cette invention.
Le gaz ambiant considéré ci-après est l'air.
Selon ledit premier mode de mise en oeuvre le substrat S1 est en
silice et les radicaux intercepteurs T1 sont des radicaux hydrocarbonés liés
par les dites liaisons d'amarrage L1 à des atomes de silicium fixés au substrat. Un tel absorbeur peut être réalisé grâce à un traitement par une
espèce de greffage G1 constituée par un organosilane. Dans ce cas un
substrat initial est par exemple constitué par une plaque poreuse en silice
frittée ayant un diamètre de pore voisin de 20clam. Cette plaque est traitée
pendant 15 minutes par une base forte constituée par une solution aqueuse de soude à 10% en poids à une température de l'ordre de 50"C. On constitue
ainsi un substrat greffable Q1 pourvu de radicaux hydroxyles OH en surface.
silice et les radicaux intercepteurs T1 sont des radicaux hydrocarbonés liés
par les dites liaisons d'amarrage L1 à des atomes de silicium fixés au substrat. Un tel absorbeur peut être réalisé grâce à un traitement par une
espèce de greffage G1 constituée par un organosilane. Dans ce cas un
substrat initial est par exemple constitué par une plaque poreuse en silice
frittée ayant un diamètre de pore voisin de 20clam. Cette plaque est traitée
pendant 15 minutes par une base forte constituée par une solution aqueuse de soude à 10% en poids à une température de l'ordre de 50"C. On constitue
ainsi un substrat greffable Q1 pourvu de radicaux hydroxyles OH en surface.
Après lavage à l'eau distillée et sèchage, la plaque poreuse est mise en
présence d'un organosilane. Elle est par exemple immergée pendant 24 H, à
température ambiante, dans une solution à 1% en poids de trichloroéthylsilane (CH3-CH2-SiC13) dans du chloroforme pour provoquer
des réactions de greffage du type
XSiC13 + Y(HO)n o XSiC13,nOnY + nCIH, n valant 1, 2 ou 3
X désignant une partie de l'espèce de greffage et Y désignant la matrice de
silice. La plaque poreuse est ensuite rincée avec du chloroforme et sèchée.
présence d'un organosilane. Elle est par exemple immergée pendant 24 H, à
température ambiante, dans une solution à 1% en poids de trichloroéthylsilane (CH3-CH2-SiC13) dans du chloroforme pour provoquer
des réactions de greffage du type
XSiC13 + Y(HO)n o XSiC13,nOnY + nCIH, n valant 1, 2 ou 3
X désignant une partie de l'espèce de greffage et Y désignant la matrice de
silice. La plaque poreuse est ensuite rincée avec du chloroforme et sèchée.
Elle constitue alors un absorbeur selon la présente invention, les radicaux
intercepteurs étant dans cet exemple des radicaux éthyle ou simplement
leurs terminaisons méthyle.
intercepteurs étant dans cet exemple des radicaux éthyle ou simplement
leurs terminaisons méthyle.
La silice peut être remplacée par un verre à base de silice. La plaque
frittée peut être remplacée par un feutre de fibres ou par une poudre
confinée après traitement entre deux parois dont l'une au moins est
perméable à l'air.
frittée peut être remplacée par un feutre de fibres ou par une poudre
confinée après traitement entre deux parois dont l'une au moins est
perméable à l'air.
Selon ledit deuxième mode de mise en oeuvre le substrat S2 est
organique et les radicaux intercepteurs T2 sont des radicaux fluorocarbonés,
les dites liaisons d'amarrage L2 étant des liaisons ester. Le substrat est par
exemple constitué de cellulose. Un tel absorbeur peut être réalisé grâce à
un traitement par une espèce de greffage G2 constituée par un acide
perfluoré ou son anhydride. Dans ce cas, le substrat est par exemple
constitué par un feutre de fibres de cellulose. Ce feutre est suspendu dans
un réacteur dont le fond contient de l'anhydride trifluoroacétique. Ce
réacteur, surmonté d'un réfrigérant, est chauffé de façon à traiter le feutre en
phase vapeur. La réaction de greffage s'écrit:
organique et les radicaux intercepteurs T2 sont des radicaux fluorocarbonés,
les dites liaisons d'amarrage L2 étant des liaisons ester. Le substrat est par
exemple constitué de cellulose. Un tel absorbeur peut être réalisé grâce à
un traitement par une espèce de greffage G2 constituée par un acide
perfluoré ou son anhydride. Dans ce cas, le substrat est par exemple
constitué par un feutre de fibres de cellulose. Ce feutre est suspendu dans
un réacteur dont le fond contient de l'anhydride trifluoroacétique. Ce
réacteur, surmonté d'un réfrigérant, est chauffé de façon à traiter le feutre en
phase vapeur. La réaction de greffage s'écrit:
X désignant la matrice cellulosique. Après 24 h de traitement, on arrête le chauffage et l'on place le feutre dans une étuve ventilée pour le sécher. II constitue alors un absorbeur selon la présente invention, les radicaux intercepteurs étant constitués par des radicaux trifluorométhyle.
La cellulose peut être remplacée par d'autres fibres organiques possédant des groupes OH, NH ou NH2 en surface, par exemple des polyvinylalcools ou des polyimines. Le feutre peut être remplacé par une poudre qui, après traitement, est confinée entre deux parois dont l'une au moins est perméable à l'air.
Claims (10)
1- Absorbeur acoustique comportant des radicaux (T1) liés à un substrat (S1) par des liaisons chimiques simples (lui) tout en étant dépourvus par ailleurs d'affinité importante pour ce substrat et tout en ne présentant pas d'interaction mutuelle directe importante.
2- Absorbeur selon la revendication 1 pour ondes acoustiques se propageant dans un gaz ambiant, cet absorbeur comportant:
-un substrat solide (S1) présentant une surface exposée audit gaz ambiant,
-et des radicaux liés extérieurement à ce substrat dans cette surface chacun par une liaison chimique simple tout en étant dépourvus par ailleurs d'affinité importante pour ce substrat, de sorte que cette liaison constitue une liaison d'amarrage (L1) permettant une vibration transversale de ces radicaux, ces radicaux ayant des masses radicalaires voisines de masses moléculaires des molécules dudit gaz ambiant de manière à constituer des radicaux intercepteurs (T1), une distance moyenne entre deux dits radicaux intercepteurs étant au moins comparable à une amplitude de leur dite vibration transversale.
3- Absorbeur selon la revendication 2 dans lequel le rapport de la masse d'un radical intercepteur à celle d'une molécule du gaz ambiant est compris entre 1/4 et 20 et de préférence entre 1/2 et 8.
4- Absorbeur selon la revendication 2 dans lequel le rapport de ladite distance moyenne entre deux radicaux intercepteurs à la dite amplitude de vibration est supérieur à 1/2 et de préférence compris entre 1 et 1000.
5- Absorbeur selon la revendication 2 dans lequel le substrat (Si) est en silice et les radicaux intercepteurs (tri) sont des radicaux hydrocarbonés liés par les dites liaisons d'amarrage (LI) à des atomes de silicium fixés au substrat.
6- Absorbeur selon la revendication 2 dans lequel le substrat (S2) est organique et les radicaux intercepteurs (T2) sont des radicaux fluorocarbonés, les dites liaisons d'amarrage (L2) étant des liaisons ester.
7- Procédé de fabrication d'un absorbeur pour ondes acoustiques, ce procédé comportant les étapes de:
-préparation d'un substrat (Q1) apte à recevoir un greffage chimique,
-et greffage de ce substrat à l'aide d'une espèce de greffage (G1)
pour lui lier par des liaisons chimiques simples des radicaux (T1) dépourvus
par ailleurs d'affinité importante pour ce substrat et séparés mutuellement
par des distances suffisantes pour leur éviter une interaction mutuelle directe importante.
8- Procédé selon la revendication 7, le dit substrat apte à recevoir un
greffage chimique(Q1) étant préparé par les étapes de:
-préparation d'un substrat initial à base de silice, et
-traitement de ce substrat initial par une base forte,
la dite espèce de greffage étant un organosilane.
9- Procédé selon la revendication 7, le dit substrat étant organique,
la dite espèce de greffage étant un acide perfluoré ou son anhydride.
10- Procédé selon la revendication 9. le dit substrat étant constitué de
cellulose.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9514157A FR2741988B1 (fr) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Absorbeur acoustique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9514157A FR2741988B1 (fr) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Absorbeur acoustique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2741988A1 true FR2741988A1 (fr) | 1997-06-06 |
| FR2741988B1 FR2741988B1 (fr) | 1998-01-02 |
Family
ID=9485011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9514157A Expired - Fee Related FR2741988B1 (fr) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Absorbeur acoustique |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2741988B1 (fr) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0360037A2 (fr) * | 1988-09-19 | 1990-03-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Masse d'atténuation pour dispositifs à ondes de surface acoustiques |
| US4924976A (en) * | 1987-09-04 | 1990-05-15 | Digital Equipment Corporation | Tuned array vibration absorber |
-
1995
- 1995-11-30 FR FR9514157A patent/FR2741988B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4924976A (en) * | 1987-09-04 | 1990-05-15 | Digital Equipment Corporation | Tuned array vibration absorber |
| EP0360037A2 (fr) * | 1988-09-19 | 1990-03-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Masse d'atténuation pour dispositifs à ondes de surface acoustiques |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| HARRISON ET AL.: "Investigation of the atomic-scale friction and energy dissipation in diamond using molecular dynamics.", THIN SOLID FILMS, vol. 260, no. 2, 15 May 1995 (1995-05-15), SWITZERLAND, pages 205 - 211, XP000601478 * |
| VENKATESWARA ET AL.: "Chemical trends in the electromodulated infrared vibrational spectroscopy of various silicon/electrolyte interfaces.", J. ELECTROCHEM. SOC., vol. 134, no. 11, November 1987 (1987-11-01), USA, pages 2777 - 2783, XP000601468 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2741988B1 (fr) | 1998-01-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CD | Change of name or company name | ||
| ST | Notification of lapse |