I-META
Le projet I-META explore une nouvelle génération de matériaux artificiels appelés métamatériaux, capables de contrôler la propagation des ondes acoustiques, mécaniques et élastiques grâce à une architecture conçue à l’échelle sub-longueur d’onde.
Ces matériaux innovants offrent des propriétés inédites impossibles à trouver dans la nature, comme
L’indice de réfraction négatifs, le module élastiques négatif ou encore la densité de masse négative, donnant lieu à des fonctionnalités uniques comme la réfraction négative, l’absorption parfaite, l’invisibilité acoustique ou encore la super-focalisation des ondes.
Ils ouvrent la voie à des applications majeures dans l’énergie, l’environnement, la santé et le biomédical, l’aéronautique ou encore la défense.
Porté par un consortium interdisciplinaire de l’Université de Lorraine, I-META vise à transformer des avancées fondamentales en technologies concrètes à fort impact économique et sociétal.
L’aspect scientifique du projet repose sur une approche “Materials by Design”, où les propriétés des matériaux dépendent avant tout de leur géométrie, architecture et de leur structuration.
Structuré autour de quatre axes scientifiques complémentaires, I-META développe :
- des métamatériaux multifonctionnels pour l’absorption acoustique et la récupération d’énergie ;
- des métamatériaux mécaniques multiphysiques ;
- des métamatériaux acoustiques non linéaires ;
- des métastructures innovantes basées sur les skyrmions phononiques.
Le projet associe physique appliquée, science des matériaux, acoustique, mécanique et sciences computationnelles (IA), en lien étroit avec des partenaires industriels et des réseaux internationaux.
Fort de près de dix ans de recherche et de résultats reconnus au niveau national et international, I-META ambitionne de positionner durablement la Lorraine comme un acteur majeur de la recherche mondiale sur les métamatériaux et les technologies de contrôle et de structuration des ondes.
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I-META : Métamatériaux pour le contrôle des ondes et l’innovation durable
I-META est un projet d’impact qui relie recherche fondamentale, innovation et transfert technologique autour des métamatériaux et métasurfaces.
Objectif : concevoir des matériaux intelligents capables de contrôler les ondes, récupérer de l’énergie et ouvrir de nouvelles applications industrielles.
Publications
Gouvernance
Responsable scientifique
Badreddine Assouar
badreddine.assouar@univ-lorraine.fr
Cheffe de projet
Aurore Emonot
aurore.emonot@univ-lorraine.fr
L’Organisation de I-META
Pilotage & diffusion
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Coordination • animation • visibilité internationale
- Gestion scientifique et technique du projet
- Publications et conférences internationales
- Workshops & événements scientifiques
- Développement de partenariats académiques et industriels
Quatre axes scientifiques
Métamatériaux multifonctionnels durables (SMM)
Absorption acoustique • énergie • IA
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- Absorption des sons et vibrations (50–500 Hz)
- Récupération d’énergie mécanique
- Conception guidée par intelligence artificielle
Cet axe de recherche porte sur le développement de métamatériaux et méta-surfaces multifonctionnels durables capables d’absorber simultanément les ondes sonores et vibratoires basses fréquences tout en récupérant leur énergie.
Les métamatériaux permettent de contrôler les ondes grâce à leur architecture plutôt qu’à leur composition chimique, ouvrant la voie à des structures légères et recyclables.
Le projet répond à des enjeux sociétaux majeurs liés à la pollution sonore, à l’atténuation des vibrations et à la production d’énergie renouvelable.
Les basses fréquences, comprises entre 50 et 500 Hz, restent particulièrement difficiles à absorber avec les matériaux conventionnels en raison de leur faible efficacité et de leur grande épaisseur nécessaire.
Ces problématiques sont cruciales dans l’aéronautique, les transports, l’habitat et les environnements industriels, où le bruit impacte fortement la santé et la qualité de vie.
Le projet vise à concevoir des méta-absorbeurs vibro-acoustiques ultra-minces capables d’atténuer simultanément les ondes acoustiques et élastiques.
Un second objectif consiste à convertir l’énergie absorbée des vibrations et du bruit en énergie électrique grâce à des matériaux piézoélectriques et des circuits adaptés.
La recherche s’appuie sur des approches théoriques, numériques et expérimentales, soutenues par des plateformes de pointe et de solides partenariats industriels.
Le développement d’outils d’intelligence artificielle guidés par la physique permettra également d’accélérer la conception de nouvelles méta-structures multifonctionnelles.
Au-delà des avancées scientifiques, le projet ambitionne de valoriser une source d’énergie verte et abondante issue du bruit et des vibrations ambiantes.
Il contribuera à réduire la pollution acoustique, améliorer la santé et le confort, et renforcer le leadership international dans le domaine des métamatériaux acoustiques et élastiques.
Métamatériaux mécaniques et multiphysiques (MECH)
Optimisation • couplages physiques • structures avancées
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- Modélisation dynamique avec micro-inertie
- Matériaux piézoélectriques, flexoélectriques, magnétoélastiques
- Structures légères, hautes performances
Cet axe de recherche porte sur la conception, la modélisation, l’optimisation et la validation expérimentale de métamatériaux mécaniques aux propriétés multiphysiques inédites.
Les matériaux architecturés et les métamatériaux offrent des performances exceptionnelles en termes de légèreté, résistance mécanique, absorption d’énergie, isolation acoustique et atténuation des vibrations.
Contrairement aux matériaux conventionnels, leurs propriétés dépendent principalement de leur géométrie et de leur architecture interne plutôt que de leur composition chimique.
Le projet vise à développer des modèles multi-échelles prédictifs capables de relier les architectures microscopiques aux comportements mécaniques et dynamiques macroscopiques.
Des théories avancées d’homogénéisation et des modèles de milieux continus généralisés permettront de prendre en compte des phénomènes complexes tels que la micro-inertie, la dispersion des ondes, la flexoélectricité ou la magnétoélasticité.
La recherche s’appuie également sur la fabrication additive et l’optimisation topologique pour créer des microstructures innovantes aux fonctionnalités sur mesure.
L’un des objectifs majeurs consiste à concevoir des métamatériaux multifonctionnels capables d’améliorer l’atténuation des vibrations, l’absorption des chocs, l’isolation sonore et la conversion d’énergie.
L’intelligence artificielle et les réseaux de neurones guidés par la physique seront utilisés pour accélérer la découverte de nouvelles architectures optimisées.
Le projet explorera également des métamatériaux souples et déployables pour des applications en robotique souple, structures spatiales, actionneurs et biomécanique.
Des approches bio-inspirées permettront de concevoir des structures légères et hautement performantes inspirées des mécanismes naturels.
Les métamatériaux développés combineront faible masse et propriétés avancées piézoélectriques, flexoélectriques et magnétoélastiques impossibles à atteindre avec les matériaux classiques.
Des prototypes fabriqués par impression 3D viendront valider les prédictions numériques et alimenter une base de données dédiée aux microstructures optimisées. Le projet ambitionne ainsi de repousser les limites des performances des métamatériaux et d’ouvrir de nouvelles perspectives en ingénierie, énergie, santé et technologies avancées.
Acoustique non-linéaire (NAM)
Ultrasons intenses • diffraction • contrôle des faisceaux
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- Effets non linéaires en régime haute amplitude
- Conception de faisceaux acoustiques sur mesure
- Interaction transducteurs / métamatériaux
Cet axe de recherche explore l’interaction entre les ultrasons de forte intensité et les métamatériaux, en combinant phénomènes de diffraction, acoustique non linéaire et ingénierie avancée des métasurfaces.
Les structures périodiques et les réseaux diffractifs jouent depuis longtemps un rôle majeur dans l’acoustique, l’optique, le filtrage des signaux et le contrôle des ondes.
Aujourd’hui, la convergence entre ultrasons, métamatériaux et acoustique non linéaire ouvre de nouvelles perspectives scientifiques et technologiques.
Le projet étudie la manière dont les ondes acoustiques de forte amplitude interagissent avec les métamatériaux et comment les effets non linéaires modifient la diffraction, la propagation et la focalisation du son.
Une attention particulière est portée au façonnage des faisceaux acoustiques, à la localisation des ondes, à la génération d’harmoniques et aux mécanismes de diffusion non linéaire.
Ces recherches sont essentielles pour des applications en imagerie médicale, contrôle non destructif, réduction du bruit, filtrage acoustique et récupération d’énergie.
Le projet combine expérimentations, simulations par éléments finis et approches d’intelligence artificielle afin de modéliser et d’optimiser de nouvelles métastructures acoustiques.
De nouvelles plateformes ultrasonores et des hologrammes acoustiques imprimés en 3D seront développés pour étudier le contrôle du son à faible et forte intensité.
L’objectif est également de concevoir des méta-surfaces innovantes capables de générer des faisceaux acoustiques hautement personnalisables avec une précision supérieure aux technologies conventionnelles.
L’un des défis majeurs consiste à comprendre l’influence des effets non linéaires sur le comportement des métamatériaux sous fortes excitations acoustiques.
Les résultats pourraient transformer les technologies ultrasonores en améliorant l’efficacité des transducteurs, la focalisation, le contrôle fréquentiel et les capacités d’imagerie acoustique.
Au-delà des avancées fondamentales, le projet présente un fort potentiel d’impact en médecine, aéronautique, électronique, science des matériaux et ingénierie des ondes.
En ouvrant ce nouveau domaine de recherche, le projet ambitionne de positionner le consortium parmi les leaders internationaux des métamatériaux acoustiques non linéaires et des ultrasons de forte intensité.
Skyrmions phononiques (SKY)
Topologie des ondes • spin • nouvelles fonctionnalités
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- Contrôle du spin des ondes acoustiques et élastiques
- Interaction SAW – skyrmions phononiques
- Applications en microfluidique et biotechnologies
Cet axe de recherche explore les skyrmions phononiques, une nouvelle classe de structures topologiques capables de contrôler les ondes élastiques et acoustiques de manière inédite.
Initialement développés en physique des particules puis observés dans les systèmes magnétiques et photoniques, les skyrmions sont des configurations topologiques robustes connues pour leur stabilité et leur immunité aux défauts.
En 2023, l’équipe de l’Institut Jean Lamour a démontré pour la première fois l’existence des skyrmions phononiques basés sur le spin hybride des ondes élastiques.
Cette avancée ouvre une nouvelle frontière en phononique et en métamatériaux en permettant une structuration ultra-large bande et robuste des ondes.
Contrairement aux skyrmions photoniques ou magnétiques, les skyrmions phononiques reposent sur le couplage entre ondes longitudinales et transversales aux interfaces solides, générant des structures de spin tridimensionnelles hautement contrôlables.
Leur robustesse et leur capacité d’intégration en font des candidats prometteurs pour les futures technologies phononiques intégrées.
Le projet vise à approfondir la compréhension des mécanismes physiques à l’origine des skyrmions phononiques et à explorer de nouveaux états topologiques des ondes.
De nouveaux métamatériaux topologiques seront conçus et réalisés de l’échelle macroscopique à microscopique.
Une attention particulière sera portée aux interactions entre skyrmions et ondes de surface élastiques afin de développer de nouvelles architectures phononiques intégrées.
Au-delà des avancées fondamentales, le projet cible des applications innovantes en acousto-fluidique, contrôle non destructif et dispositifs à ondes acoustiques de surface (SAW).
Les skyrmions phononiques pourraient permettre la manipulation avancée de particules et de cellules, le mélange de fluides, ainsi que la détection robuste de défauts dans des structures complexes.
Le projet ambitionne également de développer de nouveaux dispositifs SAW multifonctionnels offrant un meilleur confinement et contrôle des ondes.
En ouvrant ce nouveau domaine de recherche, le projet entend établir un nouveau paradigme pour l’ingénierie des ondes et la phononique topologique, avec des impacts majeurs en acoustique, science des matériaux, capteurs et technologies intégrées basées sur les ondes.
Plateformes numériques & expérimentales
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Simulation • optimisation • validation
- Algorithmes d’optimisation topologique avancés
- Modélisation linéaire et non linéaire
- Bancs expérimentaux multi-physiques
Formation & impact sociétal
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Éducation • diffusion • responsabilité
- Écoles thématiques et formations internationales
- Programme ORION (formation par la recherche)
- Matériaux durables alignés avec les enjeux RSE
Transfert technologique
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Innovation • industrie • création de valeur
- Partenariats industriels stratégiques
- Dépôt de brevets internationaux
- Création de startup deeptech
Actualités
Workshop I-META 2026
I-META Workshop 2026 : une journée internationale autour des métamatériaux à Metz Le workshop I-META 2026, organisé le 19 mai 2026 au LEM3 à Metz dans le cadre du projet ISITE I-META (Metamaterials for Engineering), a réuni 35 participants autour des…
I-META : formation, innovation et l’international
La formation et l’éducation constituent des axes centraux du projet à travers des enseignements interdisciplinaires, de nouveaux parcours sur les métamatériaux et des programmes de formation par la recherche comme ORION.
Le consortium organise des écoles thématiques internationales, workshops, séminaires et actions de diffusion scientifique afin de favoriser les collaborations et la visibilité du projet. Les résultats scientifiques sont publiés dans des revues internationales en libre accès et présentés lors de grandes conférences internationales.
En combinant recherche, formation et innovation, I-META ambitionne de créer un écosystème d’excellence mondial autour des métamatériaux et des technologies avancées de contrôle des ondes.
Le projet I-META est une initiative interdisciplinaire associant recherche scientifique, innovation, transfert technologique, développement économique et formation par la recherche. Son ambition est de rapprocher la recherche fondamentale de l’innovation industrielle durable grâce au développement d’une nouvelle génération de métamatériaux pour l’ingénierie. Ces matériaux avancés offrent des fonctionnalités inédites pour le contrôle des ondes acoustiques, élastiques et mécaniques, ouvrant de nouvelles perspectives en aéronautique, biomédecine, énergie, communication et défense.
Le projet vise non seulement des avancées scientifiques majeures, mais également leur transformation en dispositifs, systèmes et démonstrateurs à fort impact sociétal et économique. Parmi les exemples concrets figurent des collaborations avec Dassault Aviation sur des méta-absorbeurs acoustiques pour l’aéronautique, ainsi que des échanges avec GE Healthcare autour de l’imagerie ultrasonore à super-résolution utilisant des méta-lentilles acoustiques.
I-META favorise une innovation durable en développant des métamatériaux légers, recyclables et économes en énergie, en accord avec les objectifs de responsabilité sociétale et environnementale.
Le projet s’appuie sur de solides partenariats avec des acteurs industriels et institutionnels majeurs tels que Safran, Stellantis, ArcelorMittal, l’US Air Force ou encore l’Agence de l’Innovation de Défense.
Le transfert technologique reposera sur des brevets, des collaborations industrielles, des programmes de maturation et la création de startups afin d’amener les innovations vers le marché.
Les équipes impliquées dans I-META (IJL, LEM3 et Georgia Tech-Europe) occupent une position de premier plan aux niveaux national et international dans les domaines des métamatériaux acoustiques, élastiques et mécaniques. Le consortium est reconnu pour son expertise en métasurfaces acoustiques, absorption basse fréquence et optimisation topologique appliquée aux matériaux multiphysiques. Les chercheurs du projet sont fortement impliqués dans des réseaux scientifiques et comités internationaux de référence.
I-META constitue un levier stratégique pour le développement de projets européens ambitieux, notamment ERC, ANR et ERANET, avec des partenaires déjà identifiés. Le projet s’appuie également sur le programme ORION afin de renforcer les collaborations européennes et l’accueil d’étudiants internationaux.
À l’échelle régionale, I-META vise à renforcer l’écosystème lorrain en développant des solutions technologiques innovantes en partenariat avec des acteurs industriels locaux et internationaux. Le projet ambitionne également la création d’une startup dédiée aux méta-dispositifs, avec le soutien d’acteurs régionaux de l’innovation comme Lumena. I-META contribuera ainsi durablement au rayonnement scientifique, technologique et économique du territoire.
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