Cristaux Phononiques Magneto-élastiques

Olivier Bou Matar (1) , J.F. Robillard (2) , Jerome O. Vasseur (1) , Anne-Christine Hladky (1) , Abdelkrim Talbi (1) , Nicolas Tiercelin (1) , Pierre A. Deymier (2) , Bahram Djafari-Rouhani (1) , Philippe Pernod (1) , Vladimir Preobrazhensky (1)

1 IEMN - Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520
2 Department of Material Science & Engineering

Nous étudions les potentialités de contrôle et de modification des propriétés des cristaux phononiques, par l'application d'un champ magnétique externe, offertes par l'introduction dans celui-ci de matériaux magnéto-élastiques. Les propriétés de ces matériaux magnéto-élastiques sont en effet très sensibles à leur état magnétique et aux champs magnétiques externes. Dans cette étude, trois phénomènes physiques permettant d'obtenir une large variation des propriétés élastiques dans un matériaux magnétiques sont envisagés : la magnétostriction géante (comme par exemple dans le Terfenol-D), la résonance ferromagnétique et la transition de réorientation de spin. Les structures de bandes et les surfaces équi-fréquences sont calculées soit par une méthode de décomposition en ondes planes, soit par éléments finis. Dans les deux cas le couplage entre le comportement élastique et le champ magnétique externe est pris en compte à l'aide d'un modèle de matériaux piézo-magnétiques équivalent, dont les tenseurs d'élasticité, de piézo-magnétisme et de perméabilité magnétique varient en fonction de l'intensité et de l'orientation du champ magnétique externe. Des résultats d'accordabilité sans contact de cristaux phononiques sont présentés pour deux configurations : Des cristaux composés de barreaux de Terfenol-D dans une matrice d'époxy et des cristaux fabriqués dans des films minces nanostructurés à magnétostriction géante déposés sur un substrat. L'influence des différentes caractéristiques du cristal phononique (comme le type de réseau, la forme des inclusions, et le taux de remplissage), et de l'amplitude et de l'orientation du champ magnétique externes a été explorée. Il est démontré que pour certaines configurations le cristal phononique magnéto-élastique se comporte comme un interrupteur pour la transmission des ondes élastiques lorsque l'amplitude du champ magnétique externe dépasse un seuil.

Mots clés: Magnéto-élastique; Accordabilité; Phononique

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]; Acoustique [physics.class-ph]

Olivier Bou Matar, J.F. Robillard, Jerome O. Vasseur, Anne-Christine Hladky, Abdelkrim Talbi, et al.. Cristaux Phononiques Magneto-élastiques. 10ème Congrès Français d'Acoustique, Apr 2010, Lyon, France. ⟨hal-00546843⟩