​​INPACT Project

L’invisibilité optique n’est pas nouvelle et a déjà largement diffusé vers d’autres secteurs comme les micro-ondes, l’acoustique et la mécanique, l’hydrodynamique ou la sismique. Toutefois ces concepts de géométrie différentielle et de transformations optiques n’ont été que récemment étendus à la diffusion de la chaleur, notamment au sein de l’équipe. Nous poursuivons actuellement ces travaux dans le cadre du projet ANR INPACT rassemblant des acteurs de l’IEMN (aspects technologie), de l’EM2C (échanges thermiques) et du LMGC (techniques d’homogénéisation). Des collaborations ont également démarré avec l’UMI CINTRA de Singapour en 2015.

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Nous avons ainsi pu construire une entité pluridisciplinaire pour aborder les analogies optique/thermique et voir quels concepts sont susceptibles d’être pertinents (étendus) dans ce contexte (admittance optique et filtrage, diffraction de la conduction, microcavités et capes, super-résolution…). Cette analogie résulte du fait que les phénomènes de diffusion se comportent, du point de vue de la modélisation, comme la propagation (l’atténuation) optique en milieu métallique artificiel (n’ = n’’). A noter que tous ces travaux sont menés avec une attention particulière à l’« ingénierie » des capes, incluant les aspects de robustesse, sensibilité et performance dans les conditions d’utilisation. Ce thème a bénéficié d’un projet Carnot Star (Invisitherm), d’un projet ANR (INPACT) en

cours, et de 2 thèses de doctorat (ANR, DGA/CNRS).

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En 2015 une étape majeure a été franchie dans la mesure où avons abordé et résolu la question du « mimétisme » dans le cas le plus général, dont l’invisibilité n’est qu’un cas particulier. Cette étape ouvre donc la porte au thème plus ouvert des « illusions » ou du « camouflage », d’autant plus que nous avons réussi à résoudre le problème inverse associé à ce mimétisme. Il est ainsi désormais possible d’imiter la signature thermique d’un objet « imposé » en forme et conductivité, en recouvrant un autre objet imposé par des méta-matériaux. Cette avancée confère un grand pragmatisme aux thèmes d’étude, puisque l’« on camoufle et imite des objets prédéterminés ». Les solutions proposées fonctionnent aussi pour les ondes.

Enfin, un autre résultat majeur a été mis au point en 2016 et concerne cette fois le rayonnement thermique (article en cours). Tous nos travaux sur la conduction ont en effet été étendus à l’émissivité spectrale, ce qui laisse présager de la croissance de cette nouvelle activité pour des applications de type défense notamment.

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On se contentera ici de rappeler que ce projet de recherche sur l’analogie optique/thermique a mis du temps à être validé eu égard aux différences intrinsèques entre la propagation optique (dérivée temporelle du second ordre- propagation en champ lointain) et la diffusion thermique (dérivée du premier ordre- atténuation dans le champ proche). Toutefois on montre rapidement que dans le plan de Fourier la température et le flux de chaleur (cas de la conduction) jouent les mêmes rôles que les champs électrique et magnétique (cas de l’optique), et que la mémoire de l’ordre de dérivation temporelle est prise en compte par la loi de dispersion fréquentielle du domaine (optique ou thermique). En d’autres termes, la diffusion thermique est analogue à la propagation (atténuation) optique dans un milieu métallique spécifique (indice réel = indice imaginaire) ; ce constat autorise l’application immédiate à la thermique, de nombre d’outils numériques déjà développés pour l’optique (plasmonique) : admittances et multicouches, microcavités, diffraction, cristaux photoniques, méta-matériaux, transformations d’espace…