(57)【要約】  物品、並びに該物品を作製及び使用する方法が提供される。本物品は、約５０ミクロン〜約２ｍｍの範囲の平均寸法を有する無機アグロメレートを含む。この多孔質アグロメレートは、それぞれ、炭素又はシリカのネットワークと、ネットワーク中に埋め込まれた金属酸化物粒子とを含む。一部のアグロメレートは、音響デバイスの共振周波数が約５０Ｈｚ〜約１５００Ｈｚの範囲内にある場合に、この共振周波数を低下させることが可能である。
2019507086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約５０ミクロン〜約２ｍｍの範囲の平均寸法を有する、複数の多孔質無機アグロメレートを含み、前記多孔質アグロメレートが、それぞれ、炭素又はシリカのネットワークと、前記ネットワーク中に埋め込まれた金属酸化物粒子とを含む、物品。
【請求項２】
前記炭素又はシリカのネットワークが、４００〜１０００℃の範囲の高温におけるポリマーバインダーの熱分解生成物である、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記ポリマーバインダーが、ビニル、（ポリ）スチレン、（ポリ）アクリロニトリル、（ポリ）アクリレート、フェノール類、ベンゾオキサジン、メラミン樹脂、エポキシ、及びシリコーンのうちの１つ以上を含む、請求項２に記載の物品。
【請求項４】
前記金属酸化物粒子が、酸化アルミニウム又は水酸化アルミニウムを含む、請求項１に記載の物品。
【請求項５】
前記金属酸化物粒子が、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、鉄水和物、又は複合遷移金属酸化物のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項６】
約５〜約２５重量％の炭素又はシリカと、約９５〜約７５重量％の金属酸化物粒子とを含む、請求項１に記載の物品。
【請求項７】
前記多孔質アグロメレートが、０．０５〜１．０ｇ／ｃｃの範囲の充填密度を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項８】
前記金属酸化物粒子が、約１００ｎｍ〜約２０ミクロンの範囲の平均寸法を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項９】
実質的量のゼオライトを含まない、請求項１に記載の物品。
【請求項１０】
前記多孔質無機アグロメレートが、電気絶縁性である、請求項１に記載の物品。
【請求項１１】
前記多孔質無機アグロメレートが、疎水性である、請求項１に記載の物品。
【請求項１２】
キャビティの存在下で、トランスデューサーと、前記キャビティによって受け入れられた、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の物品とを含む音響デバイスであって、前記多孔質無機アグロメレートが、前記音響デバイスの共振周波数が約５０Ｈｚ〜約１５００Ｈｚの範囲内にある場合に、前記共振周波数を低下させることが可能であり、かつ前記多孔質無機アグロメレートが、空気の体積弾性率未満又は約１００，０００Ｐａ未満の有効体積弾性率を有する、音響デバイス。
【請求項１３】
前記多孔質無機アグロメレートが、フィルム、発泡体、又は繊維マットの形態で存在する、請求項１２に記載の音響デバイス。
【請求項１４】
スピーカーである、請求項１２に記載の音響デバイス。
【請求項１５】
多孔質無機アグロメレートを含む物品を形成する方法であって、
１００ｎｍ〜１０ミクロンの範囲の平均粒子径を有する金属酸化物粉末を準備することと、
前記金属酸化物粉末を、炭素又はケイ素を含有する１つ以上の反応性モノマー又はポリマー及び水と混合して、混合物を形成することと、
前記混合物を重合させて、複数の複合ビーズを形成することであって、前記複合ビーズが、それぞれ、ポリマーバインダーの内部に分散された前記金属酸化物粉末を含み、かつ約５０ミクロン〜約２ｍｍの範囲の平均サイズを有する、前記複合ビーズを形成することと、
前記複合ビーズを、約４００〜約１０００℃の範囲の高温で加熱して、前記多孔質無機アグロメレートを形成することと、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記反応性モノマー又はポリマーが、（ｉ）スチレン及び誘導体、ビニルエステルモノマー（複数可）、アクリレートモノマー（複数可）、メチルアクリレート（複数可）、アクリロニトリル、並びに複数の炭素二重結合を有するモノマー（複数可）のうちの１つ以上と、（ｉｉ）窒素ガス中において高いチャー収率を有するポリマーを形成するように重合可能であるモノマー（複数可）、及び窒素ガス中において高いチャー収率を有する半芳香族又は芳香族のポリマー又はオリゴマーのうちの１つ以上とを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記金属酸化物粉末を混合することが、前記金属酸化物を混合して油相にすることを更に含み、前記油相が、（ｉ）５〜３０重量％の金属酸化物粉末と、（ｉｉ）十分な量のフリーラジカル開始剤と、（ｉｉｉ）炭素又はケイ素を含有する５〜９５重量％の前記反応性モノマー又はポリマーとの混合物を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記金属酸化物粉末を混合することが、前記油相を水相と混合することを更に含み、前記水相が水を含み、前記水相の前記油相に対する重量比が１０：１〜１：１である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記金属酸化物粉末を混合する前に、前記金属酸化物粉末を表面処理剤で処理することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記表面処理剤が、シラン又はフッ素官能基を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記混合物を重合させることが、前記混合物を放射線又は熱によって硬化させることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記ポリマーバインダーが、ビニル、（ポリ）スチレン、（ポリ）アクリロニトリル、（ポリ）アクリレート、フェノール類、ベンゾオキサジン、メラミン樹脂、エポキシ、及びシリコーンのうちの１つ以上を含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本開示は、無機多孔質アグロメレートの組成物、並びに音響活性物品としての該組成物を作製及び使用する方法に関する。
［背景技術］
【０００２】
電子デバイスの音響部品、例えば携帯型電子デバイスにおけるスピーカーなどは、デバイスがより薄くなるにつれてより小さくなってきた。デバイスにおけるエンクロージャーの空洞が小さいと、低周波数範囲において豊かな音響を実現することが困難になる。スピーカーのエンクロージャー内部に配置される音響活性材料は、デバイスの共振周波数の低下に役立ち得る。現在最も一般的に使用されている材料は、発泡体、繊維、ゼオライト、及び活性炭素である。
［発明の概要］
【０００３】
簡潔に述べれば、一態様において、本開示は、約５０ミクロン〜約２ｍｍの範囲の平均寸法を有する、複数の多孔質無機アグロメレートを含む、物品を記載する。この多孔質無機アグロメレートは、それぞれ、炭素又はシリカのネットワークと、ネットワーク中に埋め込まれた金属酸化物粒子とを含む。一部の実施形態において、炭素又はシリカのネットワークは、４００〜１０００℃の範囲の高温におけるポリマーバインダーの熱分解生成物である。
【０００４】
別の態様において、本開示は、多孔質無機アグロメレートを含む物品を形成する方法について記載する。本方法は、１００ｎｍ〜２０ミクロンの範囲の平均粒子径を有する金属酸化物粉末を準備することと、この金属酸化物粉末を、炭素又はケイ素を含有する１つ以上の反応性モノマー又はポリマー及び水と混合して、混合物を形成することと、この混合物を重合させて、複数の複合ビーズを形成することとを含む。複合ビーズは、それぞれ、ポリマーバインダーの内部に分散された金属酸化物粉末を含み、かつ複合ビーズは、約５０ミクロン〜約２ｍｍの範囲の平均サイズを有する。複合ビーズは、約４００〜約１０００℃の範囲の高温で加熱されて、多孔質無機アグロメレートが形成される。
【０００５】
様々な予期せぬ結果及び利点が、本開示の例示的な実施形態において得られる。そのような、本開示の例示的な実施形態の利点の１つは、本明細書に記載されるアグロメレートが高度に多孔質かつ疎水性であることである。これは、親水性が非常に高い傾向がある活性炭素と比べて有利な点である。親水性は、活性のある表面部位の飽和を通じて、高湿度の環境下において、音響の利益を低減する可能性がある。また一方では、本明細書に記載されるアグロメレートは、相対的に高価である傾向が強いゼオライトに匹敵する音響特性を呈する。
【０００６】
本開示の例示的実施形態の様々な態様及び利点について、要約してきた。上記「発明の概要」は、各々の例証される実施形態、又は本開示のある特定の例示的実施形態のすべての実装形態について記載することを意図するものではない。以下の図面及び「発明を実施するための形態」は、本明細書に開示される原理を使用する、ある特定の好ましい実施形態について、より具体的に例示するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示は、以下の本開示の様々な実施形態の詳細な説明を添付図面と併せて考慮することで、より完全に理解することができる。
【図１】比較例及び未充填のスピーカーに関する、インピーダンス試験のデータプロットを示す。
【図２】図１の比較例及び未充填のスピーカーに関する、音圧レベル（sound pressure level、ＳＰＬ）試験のデータプロットを示す。
【図３】実施例３、比較例、及び未充填のスピーカーに関する、インピーダンス試験のデータプロットを示す。
【図４】図３の実施例３及び未充填のスピーカーに関する、音圧レベル（ＳＰＬ）試験のデータプロットを示す。
【図５】実施例４、比較例、及び未充填のスピーカーに関する、インピーダンス試験のデータプロットを示す。
【図６】図５の実施例４及び未充填のスピーカーに関する、音圧レベル（ＳＰＬ）試験のデータプロットを示す。
【図７】実施例５、比較例、及び未充填のスピーカーに関する、インピーダンス試験のデータプロットを示す。
【図８】図７の実施例５及び未充填のスピーカーに関する、音圧レベル（ＳＰＬ）試験のデータプロットを示す。
【図９】実施例３のＸ線コンピューター断層撮影（X−ray Computed Tomography、ＸＲＣＴ）画像を示す。
【０００８】
図面において、同様の参照番号は、同様の要素を示す。上に特定されている図面は、必ずしも一定の縮尺で描写されているわけではなく、本開示の様々な実施形態について明示しているものの、「発明を実施するための形態」に注記されているように、他の実施形態もまた企図される。すべての場合において、本開示は、本明細書に開示される開示内容について、明示的な限定によってではなく、例示的な実施形態を提示することによって説明する。当業者であれば、本開示の範囲及び趣旨に包含される、多くの他の修正形態及び実施形態を考案できることが理解されるべきである。
［詳細な記載］
【０００９】
以下の定義された用語の用語解説に関して、これらの定義は、特許請求の範囲又は本明細書の他の箇所において異なる定義が提供されていない限り、本出願全体について適用されるものとする。
【００１０】
用語解説
ある特定の用語が、本明細書及び特許請求の範囲の全体を通して使用されており、これらの大部分については周知であるが、何らかの説明が必要とされる場合もある。以下が理解されるべきである。
【００１１】
「均質」という用語は、巨視的スケールで観察した場合に、単一相の物質しか呈していないことを意味する。
【００１２】
「（コ）ポリマー」（複数可）という用語には、ホモポリマー及びコポリマー、並びに例えば混合又は反応により、混和性ブレンドで形成され得るホモポリマー又はコポリマーが含まれる。「コポリマー」という用語は、ランダム、ブロック、及び星型（例えば樹枝状）コポリマーを含む。
【００１３】
「炭素又はシリカのネットワーク」という用語は、相互接続型であるか離散型であるかに関わらず、多孔質無機アグロメレート内部の粒子間における介在空間を完全に充填することなく２つ以上の粒子を接続する、炭素又はシリカの領域を指す。
【００１４】
「金属酸化物」という用語は、化学量論的又はほぼ化学量論的な金属酸化物、金属水酸化物、又は金属水素化物の化合物を指す。この金属は、金属元素及び半金属元素（例えば、Ｓｉ、Ｂなど）のいずれか１つ又はその混合物を含み得る。化合物は、結晶質であっても非晶質であってもよい。
【００１５】
「複合金属酸化物」という用語は、２つ以上の金属元素及び半金属元素の任意の混合物を含む、化学量論的又はほぼ化学量論的な金属酸化物を指す。化合物は、結晶質であっても非晶質であってもよい。
【００１６】
「複合酸化状態金属酸化物」という用語は、２つ以上の酸化状態の任意の金属元素又は半金属元素、又は２つ以上の金属元素及び半金属元素の任意の混合物を含む、化学量論的又はほぼ化学量論的な金属酸化物を指す。化合物は、結晶質であっても非晶質であってもよい。
【００１７】
「複合遷移金属酸化物」という用語は、２つ以上の遷移金属元素（例えば、元素周期表の３〜１２族の元素）の任意の混合物を含む、化学量論的又はほぼ化学量論的な金属酸化物を指す。化合物は、結晶質であっても非晶質であってもよい。
【００１８】
開示されるコーティングされた物品における様々な要素の場所について、配向の用語、例えば「〜の上に（atop）」、「〜上に（on）」、「〜の上方に（over）」、「〜を覆う（covering）」、「最上部の（uppermost）」、「〜の下にある（underlying）」などを使用することによって、水平に配設され、上を向いた基材に対する、要素の相対位置について言及する。しかしながら、別途指示のない限り、基材又は物品が製造中又は製造後において何らかの特定の空間的配向を有するべきであるということが意図されるわけではない。
【００１９】
数値又は形状に関する「約」又は「およそ」という用語は、その数値又は特性又は特徴の＋／−５パーセントを意味するが、明示的に、その厳密な数値を含む。例えば、「約」１Ｐａ−ｓｅｃの粘度とは、０．９５〜１．０５Ｐａ−ｓｅｃの粘度を指すが、明示的に、厳密に１Ｐａ−ｓｅｃちょうどの粘度も含む。同様に、「実質的に正方形」である周辺部は、各側辺が任意の他の側辺の長さの９５％〜１０５％である長さを有する、４つの側辺を有する幾何学形状について説明することを意図するものであるが、これはまた、各側辺が厳密に同じ長さを有する幾何学形状も含む。
【００２０】
特性又は特徴に関する「実質的に」という用語は、その特性又は特徴が、その特性又は特徴の反対の特性又は特徴が呈される程度よりも高い程度に呈されていることを意味する。例えば、「実質的に」透明な基材は、それが透過しない（例えば、吸収する及び反射する）放射線よりも多くの放射線（例えば、可視光）を透過する基材を指す。したがって、その表面上に入射する可視光の５０％超を透過する基材は、実質的に透明であるが、その表面上に入射する可視光の５０％以下を透過する基材は、実質的に透明ではない。
【００２１】
本開示は、多孔質無機アグロメレートを含む組成物、並びにそれを作製及び使用する方法について記載する。多孔質無機アグロメレートは、例えば、約５０ミクロン〜約２ｍｍ、約１００ミクロン〜約１ｍｍ、約２５０ミクロン〜約９００ミクロン、又は約４００ミクロン〜約７００ミクロンの範囲の平均寸法を有する。多孔質アグロメレートは、それぞれ、炭素又はシリカのネットワークと、ネットワーク中に埋め込まれた金属酸化物粒子とを含む。本明細書に記載される一部の無機アグロメレートは、高度に多孔質かつ疎水性であり、これは、親水性が非常に高い傾向がある活性炭素と比べて有利な点である。親水性は、活性のある表面部位の飽和を通じて、高湿度の環境下において、音響の利益を低減する可能性がある。また一方では、本明細書に記載されるアグロメレートは、相対的に高価である傾向が強いゼオライトに匹敵する音響特性を呈する。
【００２２】
一部の実施形態において、本明細書に記載される多孔質無機アグロメレートの炭素又はシリカのネットワークは、例えば、４００〜１０００℃、約５００〜約１０００℃、又は約６００〜約９００℃の範囲の高温におけるポリマーバインダーの熱分解生成物であり得る。ポリマーバインダーは、例えば、ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、フェノール類、ベンゾオキサジン、シリコーン、及びこれらの組み合わせのうちの１つ以上を含み得る。
【００２３】
一部の実施形態において、金属酸化物粒子は、金属酸化物及び／又は金属水酸化物、例えば酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、鉄水和物、複合遷移金属酸化物などのうちの１つ以上などで形成され得る。金属酸化物粒子は、例えば、約１００ｎｍ〜約２０ミクロン又は約５００ｎｍ〜約１０ミクロンの範囲の平均寸法を有し得る。
【００２４】
一部の実施形態において、多孔質無機アグロメレートは、例えば、約５〜約２５重量％又は約１０〜約２０重量％の炭素又はシリカと、約９５〜約７５重量％又は約９０〜約８０重量％の金属酸化物粒子とを含む組成を有し得る。
【００２５】
一部の実施形態において、多孔質アグロメレートは、例えば、０．０５〜１ｇ／ｃｃ、０．０５〜０．５ｇ／ｃｃ、０．１〜０．６ｇ／ｃｃ、０．１〜０．５ｇ／ｃｃ、又は０．１〜０．４ｇ／ｃｃの範囲の充填密度を有する。一部の実施形態において、充填密度は、例えば、約０．５ｇ／ｃｃ以下、約０．４８ｇ／ｃｃ以下、約０．４６ｇ／ｃｃ以下、約０．４５ｇ／ｃｃ以下、約０．４４ｇ／ｃｃ以下、約０．４２ｇ／ｃｃ以下、又は約０．４０ｇ／ｃｃ以下であってもよい。一部の実施形態において、充填密度は、例えば、約０．０２ｇ／ｃｃ以上、約０．０３ｇ／ｃｃ以上、約０．０４ｇ／ｃｃ以上、約０．０５ｇ／ｃｃ以上、約０．０６ｇ／ｃｃ以上、約０．０８ｇ／ｃｃ以上、又は約０．１ｇ／ｃｃ以上であってもよい。
【００２６】
一部の実施形態において、多孔質アグロメレートは、炭素又はシリカのネットワークによって囲い込まれた細孔を含んでもよく、これらの細孔の平均サイズは、例えば、約数ナノメートル〜約２０ミクロンの範囲内にあり得る。一部の実施形態において、多孔質アグロメレートは、炭素又はシリカのネットワークによって囲い込まれた、第１のグループの細孔及び第２のグループの細孔を含み得る。第１のグループの細孔の平均サイズは、例えば、約５ｎｍ〜約１００ｎｍ又は約５ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲内にあり得る。第２のグループの細孔の平均サイズは、例えば、約１００ｎｍ〜約２０ミクロン、約５００ｎｍ〜約１０ミクロン、又は約１ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内にあり得る。
【００２７】
一部の実施形態において、多孔質アグロメレートは、ゼオライト及び活性炭素を実質的に含まない組成を有してもよい。
【００２８】
一部の実施形態において、多孔質無機アグロメレートは、電気絶縁性である。
【００２９】
一部の実施形態において、多孔質無機アグロメレートは、疎水性である。
【００３０】
一部の実施形態において、疎水性の多孔質無機アグロメレートは、疎水性の表面改質剤を含んでもよい。疎水性の表面改質剤は、例えば、１つ以上のシラン又はフッ素官能基を含んでもよい。疎水性の表面改質剤は、例えば、多孔質無機アグロメレートの活性のある表面部位のうちの約０．１％〜約５０％、約０．５％〜約３０％、又は約１％〜約１０％に結合していてもよい。
【００３１】
本明細書に記載される無機多孔質アグロメレートは、音響活性材料としての用途などの、様々な用途を有し得る。一部の実施形態においては、キャビティにこの多孔質無機アグロメレートを含む音響デバイスを提供することができる。多孔質無機アグロメレートは、キャビティの共振周波数が例えば約５０Ｈｚ〜約１５００Ｈｚの範囲内にある場合に、この共振周波数を低下させることが可能である。一部の実施形態において、多孔質無機アグロメレートは、例えば、電気絶縁性であり、疎水性であり得るフィルム、発泡体、又は繊維マットの形態でキャビティに存在してもよい。音響デバイスは、例えば、携帯型電子デバイスなどの電子デバイスによって使用され得る、スピーカー、マイクロホンであり得る。本明細書に記載される無機多孔質アグロメレートはまた、医療デバイス、自動車用デバイス、ヘッドセットなどの通信デバイス、オーディオビデオデバイスなどにおける音響活性材料として使用することもできる。
【００３２】
本開示はまた、本明細書に記載される無機多孔質アグロメレートを作製する方法について記載する。一部の実施形態において、金属酸化物粉末は、炭素又はケイ素を含有する１つ以上の反応性モノマー又はポリマーと混合され、水と混合されて、混合物が形成され得る。金属酸化物粉末は、例えば、１００ｎｍ〜２０ミクロン又は約５００ｎｍ〜約１０ミクロンの範囲の平均粒子径を有し得る。反応性モノマー又はポリマーは、例えば、（ｉ）スチレン及び誘導体、ビニルエステルモノマー（複数可）、アクリレートモノマー（複数可）、メチルアクリレート（複数可）、アクリロニトリル、複数の炭素二重結合を有するモノマー（複数可）のうちの１つ以上と、（ｉｉ）窒素ガス中において高いチャー収率を有するポリマーを形成するように重合可能であるモノマー（複数可）、及び窒素ガス中において高いチャー収率を有する半芳香族又は芳香族のポリマー又はオリゴマーのうちの１つ以上とを含み得る。
【００３３】
一部の実施形態において、反応性モノマー又はポリマーは、第１の種類のモノマー又はポリマーと、第２の種類のモノマー又はポリマーとを含み得る。第１の種類のモノマー又はポリマーは、例えば、フリーラジカル開始剤によって重合させることができる、１つ以上の炭素二重結合を有する化学物質であり得る。それは、ビニルモノマーの混合物であってもよい。第１の種類のモノマー又はポリマーは、例えば、スチレン及び誘導体、ビニルエステルモノマー（複数可）、アクリレートモノマー（複数可）、メチルアクリレート（複数可）、アクリロニトリル、複数の炭素二重結合を有するモノマーなどのうちの１つ以上を含み得る。第２の種類のモノマー又はポリマーは、例えば、本明細書に記載される無機多孔質アグロメレートにおける金属酸化物粉末のための無機炭素又はシリカバインダーとして機能し得る炭素及び／又はケイ素を含み得る。炭素バインダーの供給源は、（ｉ）例えばアクリロニトリル、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシなどの、窒素ガス中において高いチャー収率を有するポリマーを形成するように重合可能であるモノマー（複数可）、及び／又は（ｉｉ）例えば芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリイミド、ポリ（アリーレンエーテル）などの、窒素ガス中において高いチャー収率を有する半芳香族若しくは芳香族のポリマー若しくはオリゴマーを含み得る。シリカの供給源は、（ｉ）例えばシリコーン系メタクリレート、スチレン、アクリレート、シラン、若しくはシラン縮合反応の生成物などのポリマーを形成するように重合可能である、任意のケイ素含有モノマー、（ｉｉ）例えば多面体オリゴマーシルセスキオキサン（polyhedral oligomeric silsesquioxane、ＰＯＳＳ）、ｔ樹脂、及びＱ樹脂などのシリコーン樹脂、並びに／又は（ｉｉｉ）例えばポリアクリレート、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリ（アリーレンエーテル）などのシリコーン含有ポリマーを含み得る。
【００３４】
一部の実施形態において、金属酸化物粉末は、モノマー／ポリマー及び水と混合する前に、表面処理剤で処理してもよい。表面処理剤は、金属酸化物粉末の親水性表面を、疎水性に変更するように構成されたものである。例示的な表面処理剤は、シラン又はフッ素官能基を含み得る。任意の好適な表面処理剤を使用することができ、これは、金属酸化物の具体的な種類に左右され得ることを理解すべきである。
【００３５】
一部の実施形態において、金属酸化物は、モノマー／ポリマーと混合されて、油相が形成され得る。油相は、例えば、（ｉ）５〜３０重量％の金属酸化物粉末と、（ｉｉ）炭素又はケイ素を含有する５〜９５重量％の反応性モノマー又はポリマーとの混合物を含み得る。次いで、油相は、水及び任意選択の界面活性剤又は安定化剤を含む水相と混合され得る。水相の油相に対する重量比は、例えば、１０：１〜１：１又は５：１〜１：１であり得る。水相は、界面活性剤又は安定化剤を、例えば約０．１〜約１５重量％、約０．１〜約１０重量％、又は約０．５〜約５重量％の濃度で含み得る。
【００３６】
油相と水相との混合物は、重合させられて、複合ビーズが形成され得る。例えば、放射線（例えば、紫外線）による硬化、高温での加熱又は更には室温による硬化などの、様々な重合プロセスを使用することができる。重合を促進するために、フリーラジカル開始剤などの好適な添加剤を、油相、水相、又はこれらの混合物に添加することができる。
【００３７】
形成された複合ビーズは、それぞれ、ポリマーバインダーの内部に分散された金属酸化物粉末を含み、このポリマーバインダーは、例えば、ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、フェノール類、ベンゾオキサジン、及びシリコーンを含み得る。複合ビーズは、例えば、約５０ミクロン〜約２ｍｍの範囲の平均サイズを有する。その後、複合ビーズは、例えば、約４００〜約１０００℃、約５００〜約１０００℃、又は約６００〜約９００℃の範囲の高温で加熱されて、多孔質無機アグロメレートが形成され得る。
【００３８】
一部の実施形態において、本明細書に記載される多孔質無機アグロメレートは、実質的量のゼオライト又は活性炭素を含まず、例えば、約１０重量％未満、約５重量％未満、約１重量％未満、約０．５重量％未満、約０．１重量％未満、又は約０．０１重量％未満しか含まない場合がある。一部の実施形態において、多孔質無機アグロメレートは、ポリマーの熱分解によって形成された、疎水性でありかつ親水性の活性炭素とは異なる炭素を含み得る。
【００３９】
一部の実施形態において、多孔質無機アグロメレートは、疎水性を更に増大させるために、疎水性の表面改質剤で更に処理されてもよい。例示的な疎水性の表面改質剤は、シラン又はフッ素官能基を含み得る。疎水性の表面改質剤は、例えば、多孔質無機アグロメレートの活性のある表面部位のうちの約０．１％〜約５０％、約０．５％〜約３０％、又は約１％〜約１０％に結合していてもよい。任意の好適な疎水性の表面改質剤を使用することができ、これは、金属酸化物の具体的な種類に左右され得ることを理解すべきである。
【００４０】
多孔質無機アグロメレートを作製するための、例示的な重合システム及びプロセスについて、下に記載する。重合システムは、油相及び水相を含む。油相は、
構成成分１：フリーラジカル開始剤によって重合させることができる、１つ以上の炭素二重結合を有する化学物質を含む、モノマー（複数可）
を含み得る。構成成分１は、ビニルモノマーの混合物であってもよい。一部の実施形態において、構成成分１は、以下のモノマーのうちの１つ以上を含有してもよい。
【００４１】
Ａ）限定されるものではないが、４−アセトキシスチレン、４−ベンズヒドリルスチレン、４−ベンジルオキシ−３−メトキシスチレン、２−ブロモスチレン、３−ブロモスチレン、４−ブロモスチレン、α−ブロモスチレン、４−ｔｅｒｔ−ブトキシスチレン、４−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、４−クロロ−α−メチルスチレン、２−クロロスチレン、３−クロロスチレン、４−クロロスチレン、２，６−ジクロロスチレン、２，６−ジフルオロスチレン、３，４−ジメトキシスチレン、２，４−ジメチルスチレン、２，５−ジメチルスチレン、Ｎ，Ｎ−ジメチルビニルベンジルアミン、２，４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテン、４−（ジフェニルホスフィノ）スチレン、４−エトキシスチレン、２−フルオロスチレン、３−フルオロスチレン、４−フルオロスチレン、２−イソプロペニルアニリン、３−イソプロペニル−α，α−ジメチルベンジルイソシアネート、４−［Ｎ−（メチルアミノエチル）アミノメチル］スチレン、メチルスチレン、α−メチルスチレン、３−ニトロスチレン、ペンタフルオロフェニル４−ビニルベンゾエート、２，３，４，５，６−ペンタフルオロスチレン、２−（トリフルオロメチル）スチレン、３−（トリフルオロメチル）スチレン、４−（トリフルオロメチル）スチレン、２，４，６−トリメチルスチレン、３−ビニルアニリン、４−ビニルアニソール、９−ビニルアントラセン、４−ビニルベンゾシクロブテン、４−ビニル安息香酸、ビニルベンジルクロリド、（ビニルベンジル）トリメチルアンモニウムクロリド、４−ビニルビフェニル、及び２−ビニルナフタレンなどの、スチレン及び誘導体。
【００４２】
Ｂ）限定されるものではないが、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、４−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸ビニル、クロロギ酸ビニル、桂皮酸ビニル、デカン酸ビニル、ネオデカン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、トリフルオロ酢酸ビニル、及び吉草酸ビニルなどの、ビニルエステルモノマー（複数可）。
【００４３】
Ｃ）限定されるものではないが、４−アセトキシフェネチルアクリレート、４−アクリロイルモルホリン、２−（４−ベンゾイル−３−ヒドロキシフェノキシ）エチルアクリレート、ベンジル２−プロピルアクリレート，ｎ−ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、２−［［（ブチルアミノ）カルボニル］オキシ］エチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチル２−ブロモアクリレート、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシルアクリレート、２−カルボキシエチルアクリレートオリゴマー、２−クロロエチルアクリレート、２−（ジエチルアミノ）エチルアクリレート、ジ（エチレングリコール）エチルエーテルアクリレート、ジ（エチレングリコール）２−エチルヘキシルエーテルアクリレート、３−（ジメチルアミノ）プロピルアクリレート、３−（ジメチルアミノ）プロピルアクリレート、エチルアクリレート、エチル２−（ブロモメチル）アクリレート、エチルシス−（β−シアノ）アクリレート、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルアクリレート、エチレングリコールメチルエーテルアクリレート、エチル２−エチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソブチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、メチル２−アセトアミドアクリレート、メチルα−ブロモアクリレート、メチルアクリレート、メチル２−（ブロモメチル）アクリレート、オクタデシルアクリレート、ペンタブロモベンジルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、及び２−テトラヒドロピラニルアクリレートなどの、アクリレートモノマー（複数可）。
【００４４】
Ｄ）限定されるものではないが、アリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、９Ｈ−カルバゾール−９−エチルメタクリレート、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、２−（ジエチルアミノ）エチルメタクリレート、ジエチレングリコールブチルエーテルメタクリレート、ジ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート、２−（ジイソプロピルアミノ）エチルメタクリレート、２−（ジメチルアミノ）エチルメタクリレート、２−エトキシエチルメタクリレート、２−エトキシエチルメタクリレート、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルメタクリレート、エチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、エチレングリコールフェニルエーテルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、エチルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピル２−（メタクリロイルオキシ）エチルフタレート、イソボルニルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、メタクリル酸Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、メチルメタクリレート、モノ−２−（メタクリロイルオキシ）エチルマレエート、２−Ｎ−モルホリノエチルメタクリレート、１−ナフチルメタクリレート、ペンタブロモフェニルメタクリレート、１，４−フェニレンジメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、２−［（１’，１’，１’−トリフルオロ−２’−（トリフルオロメチル）−２’−ヒドロキシ）プロピル］−３−ノルボルニルメタクリレート、３，３，５−トリメチルシクロヘキシルメタクリレートなどの、メチルアクリレート（複数可）。
【００４５】
Ｅ）限定されるものではないが、ジビニルベンゼン、ビスフェノールＡエトキシレートジアクリレート、ビスフェノールＦエトキシレート（２ＥＯ／フェノール）ジアクリレート、ビスフェノールＡジメタクリレート、ビス（２−メタクリロイル）オキシエチルジスルフィド、１，３−ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート、グリセロールプロポキシレート（１ＰＯ／ＯＨ）トリアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールエトキシレートジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレートモノステアレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ポリ（プロピレングリコール）ジアクリレート、ポリ（プロピレングリコール）ジメタクリレート、１，３，５−トリアクリロイルヘキサヒドロ−１，３，５−トリアジン、トリシクロ［５．２．１．０］デカンジメタノールジアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシレート（１ＥＯ／ＯＨ）メチルエーテルジアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリス［２−（アクリロイルオキシ）エチル］イソシアヌレート、二官能性又は多官能性ウレタンアクリレートなどの、架橋剤として機能し得る、複数の炭素二重結合を有するモノマー（複数可）（好ましくは、ジビニルベンゼン）。
【００４６】
油相は、更に、
構成成分２：例えば、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、シリケート、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、鉄のフェリ水和物、又は他の金属酸化物、複合金属酸化物、複合酸化状態金属酸化物、水酸化物、及び水和物を含み得る、音響活性金属酸化物（複数可）
を含み得る。
【００４７】
油相は、更に、
構成成分３：無機バインダーのための供給源（複数可）
を含み得る。バインダー（複数可）は、炭素、シリカ、又は他の金属酸化物（複数可）を含み得る。
【００４８】
炭素バインダーの供給源（複数可）は、限定されるものではないが、アクリロニトリル、フェノール樹脂、メラミン樹脂、及びエポキシなどの、窒素ガス中において高いチャー収率を有するポリマーを形成するように重合するモノマー（複数可）、又は限定されるものではないが、芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリイミド、ポリ（アリーレンエーテル）などの、窒素ガス中において高いチャー収率を有する半芳香族若しくは芳香族のポリマー若しくはオリゴマーであり得る。シリカの供給源は、限定されるものではないが、シリコーン系メタクリレート、スチレン、アクリレート、シラン、若しくはシラン縮合反応の生成物などのポリマーを形成するように重合する、任意のケイ素含有モノマー；限定されるものではないが、多面体オリゴマーシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）、ｔ樹脂、及びＱ樹脂などのシリコーン樹脂；又は限定されるものではないが、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリ（アリーレンエーテル）などのシリコーン含有ポリマーであり得る。
【００４９】
重合システムの水相は、
構成成分１：脱イオン水、及び
構成成分２：限定されるものではないが、ポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol、ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（polyvinylpyrrolidone、ＰＶＰ）、アルギン酸ナトリウム塩、ＡＬＫＡＮＯＬ（登録商標）１８９−Ｓ界面活性剤、Ｃａｐｓｔｏｎｅ（登録商標）ＦＳ−６６、グリコール酸エトキシレート４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルエーテル、グリコール酸エトキシレートラウリルエーテル、グリコール酸エトキシレート４−ノニルフェニルエーテル、グリコール酸エトキシレートオレイルエーテル、ポリ（エチレングリコール）４−ノニルフェニル３−スルホプロピルエーテルカリウム塩、Ａｄｏｇｅｎ（登録商標）４６４、ＡＬＫＡＮＯＬ（登録商標）ファミリー界面活性剤、Ｂｒｉｊ（登録商標）ファミリー界面活性剤、ジ（エチレングリコール）ヘキシルエーテル、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール、エチレンジアミンテトラキス（エトキシレート−ブロック−プロポキシレート）テトロール、ＩＧＥＰＡＬ（登録商標）ファミリー界面活性剤、ＭＥＲＰＯＬ（登録商標）ファミリー界面活性剤、ポリ（エチレングリコール）−ブロック−ポリ（プロピレングリコール）−ブロック−ポリ（エチレングリコール）、ポリ（エチレングリコール）ソルビタンテトラオレエート、ポリ（エチレングリコール）ソルビトールヘキサオレエート、ポリ（エチレングリコール）トリデシルエーテル、ポリエチレン−ブロック−ポリ（エチレングリコール）、ソルビタンモノパルミテート、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールエトキシレート、ｔｒｉｔｏｎ（商標）ファミリー界面活性剤、１−ドデカノイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホコリン、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチル−１−ピリジニオ）−１−プロパンスルホネート、３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルミリスチルアンモニオ）プロパンスルホネート、３−（１−ピリジニオ）−１−プロパンスルホネート、３−（ベンジルジメチルアンモニオ）プロパンスルホネート、３−（デシルジメチルアンモニオ）−プロパン−スルホネート分子内塩、３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアンモニオ）プロパンスルホネート、及び３−［Ｎ，Ｎ−ジメチル（３−パルミトイルアミノプロピル）アンモニオ］−プロパンスルホネートなどの、イオン性であってもよくあるいは非イオン性であってもよい、０〜１５重量％の界面活性剤（複数可）又は安定化剤（複数可）（好ましくは、ポリビニルアルコール）
を含み得る。
【００５０】
一部の実施形態において、安定化剤は、粘度調整剤、例えばゲル化剤（例えば、ホウ酸ナトリウムなど）、凝固剤、セルロース、多糖、ガム（例えば、キサンタンガムなど）、シリコーン、アクリル系／アクリレート／アクリルアミドコポリマーなどを含み得る。
【００５１】
一部の実施形態において、界面活性剤（複数可）又は安定化剤（複数可）は、任意選択で、水相の代わりにあるいは水相に加えて、油相に添加されてもよい。
【００５２】
一部の実施形態において、重合を促進するために、添加剤を重合システムに添加することができる。添加剤は、例えば、１つ以上のフリーラジカル開始剤を含んでもよく、これは、油相に加えられてもよくあるいは水相に加えられてもよい。
【００５３】
一部の実施形態において、１つ以上のフリーラジカル開始剤は、油相に含まれてもよく、重合システムは、懸濁重合と呼ばれ得る。例示的なフリーラジカル開始剤は、アゾビスイソブチロニトリル（azobisisobutyronitrile、ＡＩＢＮ）である。一部の実施形態において、フリーラジカル開始剤は、熱（熱開始剤）又は紫外線（ＵＶ開始剤）に対して曝露された場合に分解し得る。単一のフリーラジカル開始剤又は開始剤の組み合わせが使用され得る。熱開始剤は、例えば、アゾファミリー及びペルオキシドファミリー、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２．４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（２．４−ジメチルバレロニトリル）、ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−プロペニル）−２−メチルプロピオンアミド］、１−［（１−シアノ−１−メチルエチル）アゾ］ホルムアミド、２，２’−アゾビス（Ｎ−ブチル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス（Ｎ−シクロヘキシル−２−メチルプロピオンアミド、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルアセテート、クメンヒドロペルオキシド、２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチル−３−ヘキシン、ジクミルペルオキシド、Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）ファミリー開始剤、２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、２，４−ペンタンジオンペルオキシド、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−アミルペルオキシ）、ベンゾイルペルオキシド、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジイソブチレート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、及びｔｅｒｔ−ブチルペルオキシベンゾエートなどを含み得る。ＵＶ開始剤は、例えば、２−ベンジル−２−（ジメチルアミノ）−４’−モルホリノブチロフェノン、４’−ｔｅｒｔ−ブチル−２’，６’−ジメチルアセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、４’−エトキシアセトフェノン、３’−ヒドロキシアセトフェノン、４’−ヒドロキシアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−４’−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−メチルプロピオフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、２−メチル−４’−（メチルチオ）−２−モルホリノプロピオフェノン、４’−フェノキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、４，４’−ジメトキシベンゾイン、４，４’−ジメチルベンジル、ベンゾフェノン、ベンゾフェノン−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物、４−ベンゾイルビフェニル、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス［２−（１−プロペニル）フェノキシ］ベンゾフェノン、４−（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾ��ェノン、４−（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、３，４−ジメチルベンゾフェノン、３−ヒドロキシベンゾフェノン、４−ヒドロキシベンゾフェノン、２−メチルベンゾフェノン、３−メチルベンゾフェノン、４−メチルベンゾフェノン、メチルベンゾイルホルメート、ミヒラーのケトン、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド、フェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド、１−クロロ−４−プロポキシ−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン、２−クロロチオキサンテン−９−オン、２，４−ジエチル−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン、イソプロピル−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン、２−異性体及び４−異性体の混合物、並びにチオキサンテン−９−オンなどを含み得る。
【００５４】
一部の実施形態において、１つ以上のフリーラジカル開始剤は、水相に含まれてもよく、重合システムは、分散重合又はソープフリー乳化重合と呼ばれる。フリーラジカル開始剤は、例えば、アゾ又はペルオキシドを含み得る。アゾ水溶性開始剤は、例えば、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジサルフェート脱水物、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）ジヒドロクロリド、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−カルボキシエチル）−２−メチルプロピオンアミジン］水和物、２，２’−アゾビス｛２−［１−（２−ヒドロキシエチル）−２−イミダゾリン−２−イル］プロパン｝ジヒドロクロリド、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］、２，２’−アゾビス（１−イミノ−１−ピロリジノ−２−エチルプロパン）ジヒドロクロリド、２，２’−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−［１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル］プロピオンアミド｝、及び２，２’−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］などを含み得る。
【００５５】
上記の重合システムにおいては、構成成分は、様々な順序で混合されてもよいことを理解すべきである。一部の実施形態において、均質な水相が、１つ以上の開始剤を含む均質な油相に添加されてもよい。
【００５６】
本明細書及び添付の実施形態において使用される場合、単数形の「ある１つの（a）」、「ある１つの（an）」、及び「その（the）」は、内容が別途明確に規定しない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「ある１種の化合物（a compound）」を含有する微細繊維に対する言及は、２種以上の化合物の混合物を含む。本明細書及び添付の実施形態において使用される場合、「又は」という用語は、内容が別途明確に規定しない限り、「及び／又は」を包含する意味で一般的に用いられる。
【００５７】
本明細書において使用される場合、端点による数値範囲の列挙には、その範囲内に包含されるすべての数が含まれる（例えば、１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８、４、及び５が含まれる）。
【００５８】
別途指示のない限り、本明細書及び実施形態において使用される、量又は成分、特性の測定値などを表すすべての数は、すべての事例において、「約」という用語によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、特に明記しない限り、上記明細書及び添付される実施形態の列挙において示される数値的パラメーターは、当業者によって、本開示の教示を利用することで得られるように希求される所望の特性に応じて変化し得る。最低でも、請求される実施形態の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値的パラメーターは、少なくとも、報告される有効桁の数に照らして、通常の四捨五入技法を適用することによって解釈されるべきである。
【００５９】
これより、本開示の様々な例示的な実施形態について、具体的に図面を参照しながら説明する。本開示の例示的な実施形態は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正及び改変を加えてもよい。したがって、本開示の実施形態は、以下に記載される例示的な実施形態に限定されるものではないが、特許請求の範囲に示されている限定及びそれらの任意の均等物によって支配されるものであることを理解すべきである。
【００６０】
例示的な実施形態の列挙
実施形態１〜１４、１５〜１９、２０〜３０及び３１〜３３のうちのいずれか１つを組み合わせることができることを理解されたい。
【００６１】
実施形態１は、
約５０ミクロン〜約２ｍｍの範囲の平均寸法を有する、複数の多孔質無機アグロメレートを含み、多孔質アグロメレートが、それぞれ、炭素又はシリカのネットワークと、ネットワーク中に埋め込まれた金属酸化物粒子とを含む、物品である。
【００６２】
実施形態２は、炭素又はシリカのネットワークが、４００〜１０００℃の範囲の高温におけるポリマーバインダーの熱分解生成物である、実施形態１に記載の物品である。
【００６３】
実施形態３は、ポリマーバインダーが、ビニル、（ポリ）スチレン、（ポリ）アクリロニトリル、（ポリ）アクリレート、フェノール類、ベンゾオキサジン、メラミン樹脂、エポキシ、及びシリコーンのうちの１つ以上を含む、実施形態２に記載の物品である。
【００６４】
実施形態４は、金属酸化物粒子が、酸化アルミニウム又は水酸化アルミニウムを含む、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の物品である。
【００６５】
実施形態５は、金属酸化物粒子が、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、鉄水和物、又は複合遷移金属酸化物のうちの１つ以上を含む、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の物品である。
【００６６】
実施形態６は、約５〜約２５重量％の炭素又はシリカと、約９５〜約７５重量％の金属酸化物粒子とを含む、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の物品である。
【００６７】
実施形態７は、多孔質アグロメレートが、０．０５〜１．０ｇ／ｃｃの範囲の充填密度を有する、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の物品である。
【００６８】
実施形態８は、金属酸化物粒子が、約１００ｎｍ〜約２０ミクロンの範囲の平均寸法を有する、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の物品である。
【００６９】
実施形態９は、実質的量のゼオライト又は活性炭素を含まない、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の物品である。
【００７０】
実施形態１０は、多孔質無機アグロメレートが、電気絶縁性である、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の物品である。
【００７１】
実施形態１１は、多孔質無機アグロメレートが、疎水性である、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載の物品である。
【００７２】
実施形態１２は、疎水性の多孔質無機アグロメレートが、疎水性の表面改質剤を含む、実施形態１１に記載の物品である。
【００７３】
実施形態１３は、疎水性の表面改質剤が、シラン又はフッ素官能基を含む、実施形態１２に記載の物品である。
【００７４】
実施形態１４は、疎水性の表面改質剤が、多孔質無機アグロメレートの活性のある表面部位のうちの約０．１％〜約５０％の範囲に結合している、実施形態１２又は１３に記載の物品である。
【００７５】
実施形態１５は、キャビティと、キャビティによって受け入れられた、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載の物品とを含む音響デバイスであって、多孔質無機アグロメレートが、キャビティの共振周波数が約５０Ｈｚ〜約１５００Ｈｚの範囲内にある場合に、共振周波数を低下させることが可能である、音響デバイスである。
【００７６】
実施形態１６は、キャビティの存在下で、トランスデューサーと、キャビティによって受け入れられた、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載の物品とを含む音響デバイスであって、多孔質無機アグロメレートが、空気の体積弾性率未満の有効体積弾性率を有する、音響デバイスである。
【００７７】
実施形態１７は、キャビティの存在下で、トランスデューサーと、キャビティによって受け入れられた、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載の物品とを含む音響デバイスであって、多孔質無機アグロメレートが、約１００，０００Ｐａ未満の有効体積弾性率を有する、音響デバイスである。
【００７８】
実施形態１８は、多孔質無機アグロメレートが、フィルム、発泡体、又は繊維マットの形態で存在する、実施形態１５〜１７のいずれか１つに記載の音響デバイスである。
【００７９】
実施形態１９は、スピーカーである、実施形態１５〜１８のいずれか１つに記載の音響デバイスである。
【００８０】
実施形態２０は、多孔質無機アグロメレートを含む物品を形成する方法であって、
１００ｎｍ〜２０ミクロンの範囲の平均粒子径を有する金属酸化物粉末を準備することと、
金属酸化物粉末を、炭素又はケイ素を含有する１つ以上の反応性モノマー又はポリマー及び水と混合して、混合物を形成することと、
混合物を重合させて、複数の複合ビーズを形成することであって、複合ビーズが、それぞれ、ポリマーバインダーの内部に分散された金属酸化物粉末を含み、かつ約５０ミクロン〜約２ｍｍの範囲の平均サイズを有する、複合ビーズを形成することと、
複合ビーズを、約４００〜約１０００℃の範囲の高温で加熱して、多孔質無機アグロメレートを形成することと、
を含む、方法である。
【００８１】
実施形態２１は、反応性モノマー又はポリマーが、（ｉ）スチレン及び誘導体、ビニルエステルモノマー（複数可）、アクリレートモノマー（複数可）、メチルアクリレート（複数可）、アクリロニトリル、並びに複数の炭素二重結合を有するモノマー（複数可）のうちの１つ以上と、（ｉｉ）窒素ガス中において高いチャー収率を有するポリマーを形成するように重合可能であるモノマー（複数可）、及び窒素ガス中において高いチャー収率を有する半芳香族又は芳香族のポリマー又はオリゴマーのうちの１つ以上とを含む、実施形態２０に記載の方法である。
【００８２】
実施形態２２は、金属酸化物粉末を混合することが、金属酸化物を混合して油相にすることを更に含み、油相が、（ｉ）５〜３０重量％の金属酸化物粉末と、（ｉｉ）十分な量（例えば、０．０５〜５重量％）のフリーラジカル開始剤と、（ｉｉｉ）炭素又はケイ素を含有する５〜９５重量％の反応性モノマー又はポリマーとの混合物を含む、実施形態２０又は２１に記載の方法である。
【００８３】
実施形態２３は、金属酸化物粉末を混合することが、油相を水相と混合することを更に含み、水相が水を含み、水相の油相に対する重量比が１０：１〜１：１である、実施形態２２に記載の方法である。
【００８４】
実施形態２４は、金属酸化物粉末を混合する前に、金属酸化物粉末を表面処理剤で処理することを更に含む、実施形態２０〜２３のいずれか１つに記載の方法である。
【００８５】
実施形態２５は、表面処理剤が、シラン又はフッ素官能基を含む、実施形態２４に記載の方法である。
【００８６】
実施形態２６は、混合物を重合させることが、混合物を放射線又は熱によって硬化させることを含む、実施形態２０〜２５のいずれか１つに記載の方法である。
【００８７】
実施形態２７は、ポリマーバインダーが、ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、フェノール類、ベンゾオキサジン、メラミン樹脂、エポキシ、及びシリコーンのうちの１つ以上を含む、実施形態２０〜２６のいずれか１つに記載の方法である。
【００８８】
実施形態２８は、多孔質無機アグロメレートを疎水性の表面改質剤で処理することを更に含む、実施形態２０〜２７のいずれか１つに記載の方法である。
【００８９】
実施形態２９は、疎水性の表面改質剤が、シラン又はフッ素官能基のうちの１つ以上を含む、実施形態２８に記載の方法である。
【００９０】
実施形態３０は、疎水性の表面改質剤が、多孔質無機アグロメレートの活性のある表面部位のうちの約０．１％〜約５０％の範囲に結合している、実施形態２８又は２９に記載の方法である。
【００９１】
実施形態３１は、
（ｉ）５〜３０重量％の金属酸化物粉末、及び（ｉｉ）炭素又はケイ素を含有する５〜９５重量％の１つ以上の反応性モノマー又はポリマーの混合物を含む、油相と、
約８５〜約１００重量％の水を含む、水相と、を含む、
音響活性アグロメレートビーズを形成するための組成物であって、
油相及び水相が混合されており、水相の油相に対する体積比が１０：１〜１：１である、組成物である。
【００９２】
実施形態３２は、十分な量（例えば、０．０５〜５重量％）のフリーラジカル開始剤を更に含む、実施形態３１に記載の組成物である。
【００９３】
実施形態３３は、水相が、０〜１５重量％の界面活性剤又は安定化剤を更に含む、実施形態３１又は３２に記載の組成物である。
【００９４】
実施形態３４は、反応性モノマー又はポリマーが、（ｉ）スチレン及び誘導体、ビニルエステルモノマー（複数可）、アクリレートモノマー（複数可）、メチルアクリレート（複数可）、アクリロニトリル、並びに複数の炭素二重結合を有するモノマー（複数可）のうちの１つ以上と、（ｉｉ）窒素ガス中において高いチャー収率を有するポリマーを形成するように重合可能であるモノマー（複数可）、及び窒素ガス中において高いチャー収率を有する半芳香族又は芳香族のポリマー又はオリゴマーのうちの１つ以上とを含む、実施形態３１〜３３のいずれか１つに記載の組成物である。
【００９５】
以下の詳細な実施例に関連して、本開示の操作について更に説明する。これらの実施例は、様々な具体的かつ好ましい実施形態及び技法を更に例証するために提供されるものである。しかしながら、本開示の範囲内に留まりつつ、多くのバリエーション及び修正を加えることができるということが理解されるべきである。
【実施例】
【００９６】
これらの実施例は、単に例証を目的としたものであり、添付の特許請求の範囲を過度に限定することを意図するものではない。本開示の幅広い範囲を示す数値範囲及びパラメーターは近似値であるが、具体的な実施例において示される数値は、可能な限り正確に報告している。しかしながら、いずれの数値にも、それらの対応する試験測定値において見出される標準偏差から結果として必然的に生じる、ある特定の誤差が本質的に含まれる。最低でも、特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値的パラメーターは、少なくとも、報告される有効桁の数に照らして、通常の四捨五入技法を適用することによって解釈されるべきである。
【表１】
2019507086.tif 000003
【００９７】
方法：
インピーダンス試験の方法
共振周波数（resonance frequency、ＲＦ）のグラフは、０．９３立方センチメートルのキャビティに接続されたＫｎｏｗｌｅｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ２４０３−２６０−００００１  １１×１５×３．５ｍｍのスピーカーの、標準的Ｔｈｉｅｌｅ−Ｓｍａｌｌパラメーター解析（Ｓｍａｌｌ，Ｒ．Ｈ．，「Ｃｌｏｓｅｄ−Ｂｏｘ  Ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」，Ｊ．Ａｕｄｉｏ  Ｅｎｇ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．２０，ｐｐ．７９８−８０８（１９７２年１２月）に記載されている）を使用して得た。ＤＡＴＳ  Ｖ２  Ｄａｙｔｏｎ  Ａｕｄｉｏ  Ｔｅｓｔ  Ｓｙｓｔｅｍ（Ｄａｙｔｏｎ  Ａｕｄｉｏ，Ｓｐｒｉｎｇｂｏｒｏ，ＯＨ  ４５０６６から入手可能）をスピーカーに取り付け、オーディオ領域（２０〜２０，０００Ｈｚ）における共振周波数ピークを収集するために動作させた。この共振周波数は、未充填の０．９３ｃｃのキャビティと接続したスピーカーについて収集したものであり、これを、試験材料で充填したキャビティでのシステム共振と比較した。
【００９８】
音圧レベル（ＳＰＬ）試験の方法
各キャビティ充填材料の有効性を評価するために、音圧レベル（ＳＰＬ）応答試験を、固定具に据え付けたＫｎｏｗｌｅｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ２４０３−２６０−００００１モデルのスピーカーを駆動させて実行した。この固定具により、背後に空気キャビティの空間が提供された。空気キャビティの体積は、およそ０．９３ｃｃであった。駆動電圧は、０〜３２００Ｈｚの帯域制限チャープの形態で供給された、およそ０．４ｍＶｒｍであった。電圧プロファイルは、試験した各材料について同一であり、ＨＰ  ３５６７０モデルの周波数分析装置（Ｋｅｙｓｉｇｈｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｓａｎｔａ  Ｒｏｓａ，ＣＡから入手可能）によって生成された。また、この周波数分析装置を使用して、固定具からおよそ２．５４ｃｍに位置決めした、Ｂｒｕｅｌ  ａｎｄ  Ｋｊａｅｒ  ４１８８−Ａ−０３タイプのコンデンサーマイクロホン（Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｅｒ，Ｎｏｒｃｒｏｓｓ，ＧＡから入手可能）からのＳＰＬも記録した。
【００９９】
調製例１
（３−アクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン表面官能化アルミナ粉末の調製
１Ｌのジャーにおいて、１２５ｇのＶ−２５０を、５ｍｍのイットリア安定化ジルコニア（yttria−stabilized zirconia、ＹＳＺ）粉砕媒体（１ｋｇ）を使用して、１００ｒｐｍで４時間乾式粉砕して、平均粒子径が約１ミクロンのアルミナ粉末を得た。次いで、粉砕された粉末を、アルミナるつぼ内で１時間、７５０℃に加熱した。１リットルの一ツ口フラスコにおいて、加工したＶ−２５０のうちの１００ｇを、１００ｇの（３−アクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン及び２００ｇのトルエンに添加した。混合物を機械的に撹拌し、１６時間５０℃に加熱した。冷却した後、粉末を濾過によって収集し、メタノールで洗浄し、６０℃の真空オーブン内で２４時間乾燥させた。
【０１００】
調製例２
３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート表面官能化アルミナ粉末の調製
１Ｌのジャーにおいて、１２５ｇのＶ−２５０を、５ｍｍのイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）粉砕媒体（１ｋｇ）を使用して、１００ｒｐｍで４時間乾式粉砕して、平均粒子径が約１μｍのアルミナ粉末を得た。次いで、粉砕された粉末を、アルミナるつぼ内で１時間、７５０℃に加熱した。１リットルの一ツ口フラスコにおいて、加工したＶ−２５０のうちの１００ｇを、１００ｇの３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート及び２００ｇのトルエンに添加した。混合物を機械的に撹拌し、１６時間５０℃に加熱した。冷却した後、粉末を濾過によって収集し、メタノールで洗浄し、６０℃の真空オーブン内で２４時間乾燥させた。
【０１０１】
調製例２ａ
３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン表面官能化アルミナ粉末の調製
４Ｌのステンレス鋼ビーカーにおいて、１２００ｇの酢酸エチルを、Ｒｏｓｓ  Ｌａｂ  Ｍｏｄｅｌ  ＭＥ１００Ｌ丸穴ローターステーター式ミキサーを使用して、速度設定３で混合し、ＶＧＬ−２５アルミナを、約１．５分間にわたってゆっくりと添加した。均一なスラリーが得られるまで、混合を継続した（総混合時間は４．０分間）。結果として得られたスラリーを、機械的撹拌及び温度プローブを備え付けた３Ｌの三ツ口丸底フラスコに移した。撹拌しながら（約１５０ｒｐｍ）、９９．６ｇのＡ−１７４ＮＴをゆっくりと添加した。結果として得られた混合物を１６時間７０℃に加熱し、その後、室温まで冷却した。固形分を、ブフナー漏斗及びＷｈａｔｍａｎ  Ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ  ４濾紙を使用して、真空濾過によって収集した。この固形分を、メタノールで洗浄し、７０℃のバッチ式オーブン内で１３．５時間乾燥させた。
【０１０２】
比較例
２０ｘ５０ＧＧ炭素粒を、比較例として使用した。この炭素粒の密度は、０．３７ｇ／ｃｃであった。
【０１０３】
比較例の炭素粒を、上に記載した「インピーダンス試験の方法」及び「音圧レベル（ＳＰＬ）試験の方法」に従って試験した。図１及び図２にそれぞれ示されているように、「インピーダンス試験の方法」によって測定した共振周波数シフトは、１００Ｈｚ低くなっており、３００〜６００Ｈｚでの平均的なＳＰＬの改善は、「音圧レベル試験の方法」によって測定すると、０．８ｄＢであった。
【０１０４】
実施例３
アルミナ／炭素ビーズの調製
機械的撹拌及び凝縮器を備える５００ｍＬの三ツ口フラスコにおいて、調製例１に由来する表面官能化アルミナ粉末１０ｇを、１２ｇのスチレン、８ｇのＤＶＢ、６ｇのＡＮ、及び０．３ｇのＡＩＢＮとともに装入した。この油相を撹拌して、均質な分散体を形成し、次いで、０．２２５ｇのＰＶＡを伴う１５０ｇの水溶液を添加した。この系の粘度が劇的に上昇し、撹拌速度を１４００ｒｐｍに上げた。この系を、５時間８０℃に加熱した。アグロメレートを沈殿させ、上清を取り除いた。アグロメレートを水で２回洗浄し、室温で一晩乾燥させた。その後、洗浄して乾燥させたアグロメレートを、Ｎ２流下のアルミナるつぼ内で２時間、９００℃で焼成して、アルミナ／炭素複合ビーズを形成した。これらのビーズは、６００〜７１０ミクロンを保持するように篩にかけられ、０．３５ｇ／ｃｃの嵩密度を有した。
【０１０５】
実施例３のビーズを、上に記載した「インピーダンス試験の方法」及び「音圧レベル（ＳＰＬ）試験の方法」に従って試験した。図３及び図４にそれぞれ示されているように、「インピーダンス試験の方法」によって測定した共振周波数シフトは、１８０Ｈｚ低くなっており、３００〜６００Ｈｚでの平均的なＳＰＬの改善は、「音圧レベル試験の方法」によって測定すると、４．３ｄＢであった。
【０１０６】
実施例３のＸ線コンピューター断層撮影（ＸＲＣＴ）画像を、図９に示す。このＸＲＣＴ画像は、スライスし、スライス平面に沿って露光した場合の実施例３の外観に相当する。画像の暗い部分は、サンプルを通過する際に散乱又は吸収されたＸ線の割合である、Ｘ線減衰に相当する。Ｘ線減衰は、画像化された材料の密度及び組成の関数であり得る。実施例３の多孔質ビーズは、アルミナ及び炭素の均質な分散を含んだ。また、一部のビーズは、クラスター化されたアルミナの塊も含んだ。
【０１０７】
実施例４
アルミナ／シリカビーズの調製
機械的撹拌及び凝縮器を備える５００ｍＬの三ツ口フラスコにおいて、調製例１に由来する表面官能化アルミナ粉末１２ｇを、１７ｇのＤＶＢ、１６ｇのトリメトキシ（４−ビニルフェニル）シラン、及び０．３ｇのＡＩＢＮとともに装入した。この油相を撹拌して、均質な分散体を形成し、次いで、０．２２５ｇのＰＶＡを伴う１５０ｇの水溶液を添加した。この系の粘度が劇的に上昇し、撹拌速度を１０００ｒｐｍに上げた。この系を、６時間８０℃に加熱した。アグロメレートを沈殿させ、上清を取り除いた。アグロメレートを水で２回洗浄し、室温で一晩乾燥させた。その後、洗浄して乾燥させたアグロメレートを、空気流下のアルミナるつぼ内で２時間、７００℃で焼成して、アルミナ／シリカ複合ビーズを形成した。これらのビーズは、６００〜７１０ミクロンを保持するように篩にかけられ、０．４０ｇ／ｃｃの嵩密度を有した。
【０１０８】
実施例４のビーズを、上に記載した「インピーダンス試験の方法」及び「音圧レベル（ＳＰＬ）試験の方法」に従って試験した。図５及び図６にそれぞれ示されているように、「インピーダンス試験の方法」によって測定した共振周波数シフトは、９０Ｈｚ低くなっており、３００〜６００Ｈｚでの平均的なＳＰＬの改善は、「音圧レベル試験の方法」によって測定すると、１．０ｄＢであった。
【０１０９】
実施例５
アルミナ／炭素／シリカビーズの調製
機械的撹拌及び凝縮器を備える５００ｍＬの三ツ口フラスコにおいて、調製例２に由来する表面官能化アルミナ粉末１１．２ｇを、１５ｇのＤＶＢ、０．８ｇのＰＯＳＳ、１２ｇのスチレン、６ｇのＡＮ、及び０．５ｇのＡＩＢＮとともに装入した。この油相を撹拌して、均質な分散体を形成し、次いで、０．２２５ｇのＰＶＡを伴う１５０ｇの水溶液を添加した。この系の粘度が劇的に上昇し、撹拌速度を１２００ｒｐｍに上げた。この系を、６時間８０℃に加熱した。アグロメレートを沈殿させ、上清を取り除いた。アグロメレートを水で２回洗浄し、室温で一晩乾燥させた。その後、洗浄して乾燥させたアグロメレートを、Ｎ２流下のアルミナるつぼ内で２時間、９００℃で焼成して、アルミナ／炭素／シリカ複合ビーズを形成した。これらのビーズは、６００〜７１０ミクロンを保持するように篩にかけられ、０．３４ｇ／ｃｃの嵩密度を有した。
【０１１０】
実施例５のビーズを、上に記載した「インピーダンス試験の方法」及び「音圧レベル（ＳＰＬ）試験の方法」に従って試験した。図７及び図８にそれぞれ示されているように、「インピーダンス試験の方法」によって測定した共振周波数シフトは、１８５Ｈｚ低くなっており、３００〜６００Ｈｚでの平均的なＳＰＬの改善は、「音圧レベル試験の方法」によって測定すると、３．７ｄＢであった。
【０１１１】
実施例５ａ
アルミナ／炭素／シリカビーズの調製
脱イオン水（９２０ｇ）と、１００ｇの、ＰＶＯＨの１％（ｗ／ｗ）水溶液と、５ｇの固体ＰＶＰとを半ガロンのジャーに装入し、ＰＶＰが溶解するまで、マグネチックスターラーで撹拌した。次いで、ＥｃｏＳｕｒｆ  ＳＡ７（１ｇ）をこのジャーに添加し、磁気撹拌によって混合した。２Ｌの分割樹脂フラスコに、２８ｇのＡＮ２、６０ｇのスチレン２、５９ｇのＤＶＢ２、３ｇのＰＯＳＳ、２ｇのＶＡＺＯ  ６７、及び調製例２ａに由来する官能化アルミナ粉末５６ｇを装入した。このフラスコに、オーバースターラー、熱電対、及び凝縮器を備え付けた三ツ口ヘッドを固定した。次いで、フラスコ中の油相に水性プレミックスを装入し、窒素パージの下で４５分間、撹拌速度を５００ｒｐｍに設定した。この系を、５００ｒｐｍの下で、毎分摂氏１度の速度で２５℃から８０℃に加熱し、その後、８０℃で２時間保持した。内容物が室温に冷めるまで放置し、アグロメレートを沈殿させた後、上清を取り除いた。アグロメレートを水で２回洗浄し、室温で一晩乾燥させた。その後、洗浄して乾燥させたアグロメレートを、Ｎ２流下のアルミナるつぼ内で２時間、９００℃で焼成して、アルミナ／炭素／シリカ複合ビーズを形成した。これらのビーズは、２５０〜８５０ミクロンを保持するように篩にかけられ、０．３６ｇ／ｃｃの嵩密度を有した。
【０１１２】
実施例５ａのアルミナ／炭素／シリカビーズを、上に記載した「インピーダンス試験の方法」に従って試験した。「インピーダンス試験の方法」によって測定した共振周波数シフトは、１２０Ｈｚ低くなっていた。
【０１１３】
実施例６  表面改質アルミナ／炭素／シリカビーズの調製
２５０ｍＬのガラスジャーにおいて、０．４１ｇの１−（トリメトキシシリル）オクタン、０．２ｍＬの水酸化アンモニウム、４０ｍＬのエタノール、及び４０ｍＬの水を混合した。この混合物に、実施例５ａのアルミナ／炭素／シリカビーズ１．５ｇを添加し、混合物を６０℃に加熱し、一晩保持した。上清を取り除き、表面改質アルミナ／炭素／シリカビーズをエタノールで洗浄し、室温で一晩乾燥させた。これにより、活性のある表面部位のうち１０％が、理論的には被覆された。
【０１１４】
実施例５ａのアルミナ／炭素／シリカビーズ及び実施例６の表面改質アルミナ／炭素／シリカビーズを、上に記載した「インピーダンス試験の方法」に従って試験した。「インピーダンス試験の方法」によって測定した共振周波数シフトは、実施例５ａのアルミナ／炭素／シリカビーズに関しては１２０Ｈｚ低くなっており、実施例６の表面改質アルミナ／炭素／シリカビーズに関しては１１５Ｈｚ低くなっていた。
【０１１５】
その後、実施例５ａのアルミナ／炭素／シリカビーズ及び実施例６の表面改質アルミナ／炭素／シリカビーズを、８５℃及び相対湿度８５％の環境に１２０時間曝露し、上に記載した「インピーダンス試験の方法」に従って再試験した。高温かつ高湿度への曝露後、「インピーダンス試験の方法」によって測定した共振周波数シフトは、曝露した実施例５ａのアルミナ／炭素／シリカビーズに関しては６０Ｈｚ低くなっており、曝露した実施例６の表面改質アルミナ／炭素／シリカビーズに関しては１１１Ｈｚ低くなっていた。
【０１１６】
上の実施例及び比較例に関する試験データを、下のＴａｂｌｅ１に要約する。
【表２】
2019507086.tif 000004
【０１１７】
有効体積弾性率解析
測定した周波数シフトを、スピーカーのバックキャビティ内における流体の有効体積弾性率に関して解析した。周波数シフトは、バックキャビティの寸法と、スピーカー振動板の機械的特性とに左右される。一方で、体積弾性率は、流体、この場合はバックキャビティを充填する流体固有の特性である。音響活性材料がこのバックキャビティに加えられた場合、有効体積弾性率は低下される。したがって、有効体積弾性率を計算することによって、測定した結果を他のスピーカー及びバックキャビティに適用することができる。
【０１１８】
上の実施例に関する有効体積弾性率を、以下の式（１）に従って計算した。
【数１】
2019507086.tif 000005
式中、
Ｍ＝振動板の質量
Ｂ０＝流体（通常は単なる空気）の体積弾性率
Ａ＝振動板の表面積
ｔ＝バックキャビティの深さ
ｆａｃｔｉｖｅ＝キャビティが充填された場合の共振周波数
ｆｓｅａｌ＝キャビティが密封され、未充填の場合の共振周波数
【０１１９】
未充填の場合の固有周波数の測定値及び開放されている場合の固有周波数の測定値を使用して、振動板の質量Ｍを、以下の式（２）から計算した。
【数２】
2019507086.tif 000006
式中、
ｆｏｐｅｎ＝単にキャビティが存在しないスピーカーの共振周波数
すべての引用した実施例に関して、ｆｏｐｅｎ＝４６８Ｈｚであり、未充填の場合の固有周波数は８４１Ｈｚであると測定され、上の式により、振動板の質量は０．０８８ｇであると計算された。
【０１２０】
次いで、体積弾性率の式を使用して、引用した実施例に関して有効体積弾性率を計算した。スピーカー振動板の面積は、スピーカーに接触するキャビティの面積、１０５ｍｍ２に等しいと仮定した。キャビティの深さｔは、８．８５ｍｍであった。標準温度及び圧力における、空気の体積弾性率Ｂ０は、１４２，３５５Ｐａである。結果を、下のＴａｂｌｅ２に要約する。
【表３】
2019507086.tif 000007
【０１２１】
本明細書全体を通して、「一実施形態」、「ある特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、又は「ある１つの実施形態」に対する言及は、「実施形態」という用語の前に、「例示的な」という用語が含まれているか否かに関わらず、その実施形態に関連して説明される具体的な特色、構造、材料、又は特徴が、本開示のある特定の例示的な実施形態のうちの少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して、様々な場所における「１つ以上の実施形態において」、「ある特定の実施形態において」、「一実施形態において」、又は「ある１つの実施形態において」などの語句の出現は、必ずしも、本開示のある特定の例示的な実施形態のうちの同じ実施形態について言及するものではない。更に、これらの具体的な特色、構造、材料、又は特徴は、１つ以上の実施形態において、任意の好適な様式で組み合わされてもよい。
【０１２２】
本明細書は、ある特定の例示的な実施形態について詳細に記載してきたが、当業者であれば、前述の記載を理解した上で、これらの実施形態の代替物、バリエーション、及び均等物を容易に想起することができるという点が理解されるであろう。したがって、本開示は、本明細書において上に示されている例示的な実施形態に、不当に限定されるものではないことが理解されるべきである。特に、本明細書において使用される場合、端点による数値範囲の列挙には、その範囲内に包含されるすべての数が含まれることが意図される（例えば、１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が含まれる）。加えて、本明細書において使用されるすべての数は、「約」という用語によって修飾されることが前提とされる。
【０１２３】
更に、本明細書において参照されたすべての刊行物及び特許は、各個別の刊行物又は特許が参照により組み込まれることが個別具体的に示されている場合と同程度に、それらの全体が参照により組み込まれる。様々な例示的な実施形態について記載してきた。これらの実施形態及び他の実施形態が、以下の特許請求の範囲内にある。
【図１】
2019507086.tif 000008
【図２】
2019507086.tif 000009
【図３】
2019507086.tif 000010
【図４】
2019507086.tif 000011
【図５】
2019507086.tif 000012
【図６】
2019507086.tif 000013
【図７】
2019507086.tif 000014
【図８】
2019507086.tif 000015
【図９】
2019507086.tif 000016
【国際調査報告】
2019507086.tif 000017
2019507086.tif 000018
2019507086.tif 000019