Haut-parleurs en élastomères diélectriques : modèle, simulation et expériences
Résumé
Les élastomères diélectriques sont des matériaux actifs flexibles capables de grandes déformations sous charge électrique. Ils consistent en une fine membrane élastomère (généralement en silicone ou en acrylique), couverte des deux côtés par des électrodes flexibles et étirables. L'épaisseur totale est de l'ordre de 100 microns. Lorsqu'une tension électrique est appliquée entre les électrodes, la membrane se comprime et sa surface augmente de plus de 100 %. Ce principe de conversion électromécanique peut être utilisé pour produire des haut-parleurs. Une caractéristique intrinsèque des haut-parleurs à élastomère diélectrique est leur nature multiphysique. En effet, le mécanisme d'actionnement est lui-même un couplage entre l'électrostatique et la mécanique ; le diaphragme est très fin et léger, et donc lié à l'acoustique, car l'air est lourd par rapport à la membrane ; et enfin, la résistivité des électrodes crée un couplage entre l'électrodynamique et la mécanique. Un modèle multiphysique de haut-parleurs à élastomère diélectrique a été mis en œuvre pour optimiser leurs performances acoustiques, en termes de réponse en fréquence. Le modèle et sa mise en œuvre numérique seront présentés, ainsi que des validations expérimentales sur des prototypes construits.