(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の密度を有する第１の媒質中に配置される実質的に周期的な構造体のアレイを有するフォノニック結晶を含み、前記構造体が前記第１の密度とは異なる第２の密度を有する第２の媒質から形成されている音波バリアであって、前記第１の媒質及び第２の媒質の一方が、少なくとも０．０２の気孔率を有する、多孔性金属以外の多孔性媒質であり、前記第１の媒質及び第２の媒質の他方が粘弾性媒質であり、当該粘弾性媒質が、縦波音波の伝播速度と横波音波の伝播速度とを有し、前記縦波音波の伝播速度が、前記横波音波の伝播速度の少なくとも約３０倍である、又は、前記第１の媒質及び第２の媒質の前記他方が、少なくとも毎秒約２０００メートルの縦波音速を有する弾性媒質である、音波バリア。
【請求項２】
２０ヘルツ〜２０キロヘルツの範囲の少なくとも一部において、２０デシベルを超える音波透過損失を実現する、請求項１に記載の音波バリア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許仮出願第６１／２２０，２６１号（２００９年６月２５日出願）の優先権を主張し、その内容は参考により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は音波バリアに関し、別の態様においては、音波バリアの製造方法、及び遮音におけるそれらの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
防音材料及び構造は、音響産業において重要な用途を有する。この産業で使用されている従来の材料、例えば吸収体及び反射体は、通常、周波数選択的な音波制御を提供することなく、広い周波数範囲にわたって機能する。能動的雑音消去装置は周波数選択的な音波減衰を斟酌するが、この装置は、典型的には閉鎖空間内で最も有効であり、パワー及び制御を提供するために電子機器を包囲し及び装置を作動させる必要がある。
【０００４】
従来の吸音材（例えば、発泡体又は繊維材料）は、一般的に重量が比較的軽く、多孔性であり、吸音材の比較的広い表面積にわたって音波の振動エネルギを散逸するよう機能する。（例えば、２つの弾性基材の間に挟まれた空気層を含む）ヘルムホルツ共鳴器を吸音体として使用することもできる。しかしながら、通常、比較的低い可聴周波数で比較的良好な吸収特性を得るためには、どちらのタイプの吸収体にも比較的厚い構造が必要とされ（例えば、約５００ヘルツ（Ｈｚ）未満の周波数に対して厚さが約５０ミリメートル（ｍｍ））、そのような厚い構造は、密閉された空間での使用に対して問題となる可能性がある。
【０００５】
従来の音波吸収材料と対照的に、従来の音波バリアは、材料による音波透過損失が、一般にその質量及び剛性の関数であるため、比較的重く、気密性を有する傾向がある。いわゆる「質量則」（所定の周波数範囲内にて多くの従来の音波バリア材料に適用可能）は、材料の単位面積当たりの重量が２倍になると、材料を介した透過損失が６デシベル（ｄＢ）増大することを決定づける。単位面積当たりの重量は、より密度の高い材料を使用することにより、又はバリア厚を増大させることにより増大し得る。しかしながら、重量の追加は、多くの用途において望ましくない可能性がある。
【０００６】
音響通過帯域及びバンドキャップを有する音波バリアとして、フォノニック結晶（即ち、周期的に不均一な媒質、典型的には弾性／弾性、又は弾性／流体構造の形態）が提案されてきた。そのような構造は、主要な物理的メカニズムとしての粘性消散又は共鳴に頼る必要なく、受動的ではあるが周波数選択的に、音響バンドキャップを生成することができる。代わりに、透過損失は、不均一な、多相の、空間的に周期的な構造の２つ以上の構成成分間の音速コントラストによるブラッグ散乱によるものである。
【０００７】
例えば、空気中の銅管の周期的アレイ、弾性的に柔軟な材料で覆われた高密度の中心部を有する複合要素の周期的アレイ（局所共鳴構造のアレイを提供する）、及び空気中の水の周期的アレイは、周波数選択的な特性を有する音波バリアを形成することが提案されている。しかしながら、これらの手法は、一般に、狭いバンドキャップの生成、オーディオ用途には高すぎる周波数（例えば、２０ｋＨｚ以上の超音波周波数）におけるバンドギャップの生成、並びに／又は嵩高い及び／若しくは重い物理的構造（例えば、デシメートル又はメートルの外部寸法を有するアレイに配置された直径数センチメートルの金属パイプ）の必要性等の欠点を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明者らは、外部寸法が比較的小さく、及び／又は比較的軽量であると共に、可聴音響周波数にて少なくとも部分的に有効であり得る（音波透過を低減し、又は好ましくは排除する）音波バリアが必要であることを認識する。好ましくは、音波バリアは、可聴周波数の比較的広い範囲にわたって少なくとも部分的に有効であってもよく、及び／又は比較的単純かつ費用効率が高く製造することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
簡潔に言うと、一態様において、本発明は、第１の密度を有する第１の媒質中に配置された実質周期的な構造体のアレイを含む音波バリアであって、該構造体は、第１の密度とは異なる第２の密度を有する第２の媒質で形成されており、第１の媒質及び第２の媒質の一方は、少なくとも約０．０２の気孔率を有する、多孔性金属以外の多孔性媒質であり、第１の媒質及び第２の媒質の他方は粘弾性媒質又は弾性媒質である、音波バリアを用意する。好ましくは、粘弾性又は弾性媒質は、実質的に非多孔性媒質であり（即ち、媒質は約０．０２未満の気孔率を有する）、及び／又は実質周期的な構造体のアレイは、第１の媒質及び第２の媒質を交互に重ねてなる交互層を含む多層構造体形状の一次元アレイである。音波バリアは、所望により、第１及び／又は第２の媒質と異なる、別の多孔性、弾性、及び／又は粘弾性の媒質を更に含むことができる。
【００１０】
所定の特性を有する多孔性材料を選択し、それらを粘弾性材料又は弾性材料と組み合わせて空間的に周期的なアレイを形成することにより、フォノニック結晶構造のバンドギャップ又は少なくとも有意な透過損失（例えば、２０デシベル（ｄＢ）を超える）を、可聴範囲（即ち、２０ヘルツ（Ｈｚ）〜２０キロヘルツ（ｋＨｚ）の範囲）の少なくとも一部において得ることができることが判明している。驚くべきことに、このような構造体は、それらの理論的質量則の透過損失値（単位面積当たりの構造体の重量に基づく）を超えることができる透過損失を用意する。
【００１１】
そのような構造体は、比較的軽量で、比較的小さい（例えば、数センチメートル以下のオーダーの外部寸法を有する）可能性がある。材料の選択、格子構造の種類、異なる材料の間隔等の設計パラメータを制御することにより、バンドキャップの周波数、ギャップの数、及びそれらの幅を調整することができ、又は最低でも、透過損失レベルを周波数の関数として調整することができる。
【００１２】
フォノニック結晶構造は、音響バンドギャップを受動的であるが周波数選択的に生成することができる。音響産業で使用される最も一般的な音波吸収体とは異なり、フォノニック結晶は、透過モードにて音波を制御する。バンドギャップの周波数の範囲内では、構造を介した入射音波の透過は本質的に存在しない可能性がある。バンドギャップは常に絶対（即ち、音波透過が存在しない）なわけではないが、音波透過損失は多くの場合、２０デシベル（ｄＢ）程度以上であり得る。音響産業では、３ｄＢのオーダーの減衰は有意であると見なされることから、２０＋ｄＢは透過の非常に有意な損失であり、音響出力の１００パーセント低減に接近する。
【００１３】
フォノニック結晶構造は音源と受信体との間に配置されて、選択された周波数のみに構造を通過させる。したがって受信体は、フィルターを通された、望ましくない周波数は遮断されている音波を聴く。フォノニック結晶構造を適切に構成することにより、透過された周波数を受信体に集めることができ、又は望ましくない周波数を反射して音源に戻すことができる（周波数選択ミラーと極めて類似）。現在の音響材料とは異なり、フォノニック結晶構造は、音波を減衰させ又は反射するのみでなく、実際に管理するよう使用することができる。
【００１４】
したがって、少なくともいくつかの実施形態において、本発明の音波バリアは、外部寸法が比較的小さく及び／又は比較的軽量であると共に、可聴音響周波数において少なくとも部分的に有効であり得る音波バリアに対する上記に引用したニーズを満たすことができる。本発明の音波バリアは、建造物（例えば、住宅、事務所、病院等）、高速道路の音波バリア、運搬用車両、聴力保護具等を含む、多様な異なる環境において遮音をもたらすよう使用することができる。
【００１５】
別の態様において、本発明は、音波バリアの製造方法も提供する。同方法は、（ａ）第１の密度を有する第１の媒質を用意することと、（ｂ）第１の密度とは異なる第２の密度を有する第２の媒質を用意することと、（ｃ）第１の媒質中に配置される、第２の媒質で作製される実質周期的な構造体のアレイを形成することと、を含み、第１の媒質及び第２の媒質の一方が、少なくとも約０．０２の気孔率を有する、多孔性金属以外の多孔性媒質であり、第１の媒質及び第２の媒質の他方が、粘弾性媒質又は弾性媒質である。
【００１６】
別の態様において、本発明は更に、遮音方法を提供する。同方法は、（ａ）第１の密度を有する第１の媒質中に配置される実質周期的な構造体のアレイを含み、前記構造体が第１の密度とは異なる第２の密度を有する第２の媒質から形成されており、第１の媒質及び第２の媒質の一方が、少なくとも約０．０２の気孔率を有する、多孔性金属以外の多孔性媒質であり、第１の媒質及び第２の媒質の他方が粘弾性媒質又は弾性媒質である、音波バリアを用意することと、（ｂ）音響源（好ましくは、可聴音響周波数源）と音響受信体（好ましくは、可聴音響周波数の受信体）との間に音波バリアを介在させることと、を含む。
【００１７】
本発明のこれら並びにその他の特徴、態様及び利益は、次の説明、添付した請求項及び添付図面でよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１ａ】実施例１に記載の本発明の音波バリアの実施形態の透過損失（ｄＢ；実測値及び理論的な質量則の値）及び透過係数（算出値）と、周波数（Ｈｚ）とを対比したプロット。
【図１ｂ】実施例１に記載の本発明の音波バリアの実施形態の透過損失（ｄＢ；実測値及び理論的な質量則の値）及び透過係数（算出値）と、周波数（Ｈｚ）とを対比したプロット。
【図２ａ】実施例２に記載の本発明の音波バリアの実施形態の透過損失（ｄＢ；実測値及び理論的な質量則の値）及び透過係数（算出値）と、周波数（Ｈｚ）とを対比したプロット。
【図２ｂ】実施例２に記載の本発明の音波バリアの実施形態の透過損失（ｄＢ；実測値及び理論的な質量則の値）及び透過係数（算出値）と、周波数（Ｈｚ）とを対比したプロット。
【図３ａ】実施例３及び４に記載の本発明の音波バリアの実施形態の透過損失（ｄＢ；実測値及び理論的な質量則（図３は垂直入射；図３ｂは音場入射）の値）と、周波数（ｋＨｚ）とを対比したプロット。
【図３ｂ】実施例３及び４に記載の本発明の音波バリアの実施形態の透過損失（ｄＢ；実測値及び理論的な質量則（図３は垂直入射；図３ｂは音場入射）の値）と、周波数（ｋＨｚ）とを対比したプロット。
【図４ａ】比較例１に記載の比較用音波バリア、及び実施例５に記載の本発明の音波バリアの実施形態に関して、透過損失（ｄＢ；実測値及び理論的な質量則（垂直入射）の値）と、周波数（Ｈｚ）とを対比したプロット。
【図４ｂ】比較例１に記載の比較用音波バリア、及び実施例５に記載の本発明の音波バリアの実施形態に関して、透過損失（ｄＢ；実測値及び理論的な質量則（垂直入射）の値）と、周波数（Ｈｚ）とを対比したプロット。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
粘弾性材料及び弾性材料
本発明の音波バリアの上記に引用した粘弾性構成成分として使用するのに好適な材料は、粘弾性固体及び液体を含む。粘弾性材料は多孔性であり得るが、実質的に非多孔性（即ち、約０．０２未満の気孔率を有する）であるのが好ましい。このような実質的に非多孔性材料は、例えば、表面欠陥又は偶発的内部包有物の形態の、いくらかの気孔率を示し得るが、通常は非多孔性である。好ましい粘弾性材料は、（好ましくは、少なくとも音響周波数の可聴範囲内で）横波音波の伝播速度の少なくとも３０倍（好ましくは、少なくとも約５０倍、より好ましくは、少なくとも約７５倍、最も好ましくは少なくとも約１００倍）である縦波音波の伝播速度を有するものを含む。
【００２０】
有用な粘弾性固体及び液体は、周囲温度（例えば、約２０℃）で、約５×１０６パスカル（Ｐａ）以下の定常剪断プラトー弾性率（ＧｏＮ）を有するものを含み、この定常剪断プラトー弾性率が、好ましくは材料のガラス転移温度（Ｔｇ）より約３０ケルビン度〜約１００ケルビン度高い温度範囲にわたって存在する。好ましくは、音波バリア中の粘弾性材料の少なくとも１つは、周囲温度（例えば、約２０℃）で、約１×１０６Ｐａ以下（より好ましくは、約１×１０５Ｐａ以下）の定常剪断プラトー弾性率を有する。
【００２１】
そのような粘弾性材料の例としては、エラストマー（例えば、熱可塑性エラストマーを含む）、粘弾性液体等、及びこれらの組み合わせ（好ましくは少なくともいくつかの用途のために、エラストマー及びこれらの組み合わせ）を含む様々な形態のゴム状ポリマー組成物（例えば、軽度に架橋した又は半結晶性ポリマーを含む）が挙げられる。有用なエラストマーとしては、両方とも無機及び有機ポリマーであるホモポリマー及びコポリマー（ブロック、グラフト及びランダムコポリマーを含む）の両方、並びにこれらの組み合わせ、並びに線状又は分岐状のポリマー、及び／又は相互侵入若しくは半相互侵入ネットワークの形態若しくは他の複合形態のポリマー（例えば、スターポリマー）が挙げられる。有用な粘弾性液体としては、ポリマー溶融物、溶液、及びゲル（ヒドロゲルを含む）が挙げられる。
【００２２】
好ましい粘弾性固体としては、シリコーンゴム（好ましくは、約２０Ａ〜約７０Ａ、より好ましくは約３０Ａ〜約５０Ａのデュロメータ硬度を有する）、（メタ）アクリレート（アクリレート及び／又はメタクリレート）ポリマー（好ましくは、イソオクチルアクリレート（ＩＯＡ）とアクリル酸（ＡＡ）とのコポリマー）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）コポリマー、ブロックコポリマー（好ましくは、スチレン、エチレン及びブチレンを含む）、セルロース系ポリマー（好ましくは、コルク）、有機ポリマー（好ましくは、ポリウレタン）とポリジオルガノシロキサンポリアミドブロックコポリマー（好ましくは、シリコーンポリオキサミドブロックコポリマー）とのブレンド、ネオプレン、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。好ましい粘弾性液体としては、鉱油変性ブロックコポリマー、ヒドロゲル、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２３】
それらの粘弾性固体及び液体は、公知の方法により調製することができる。多くは、商業的に入手可能である。
【００２４】
上記に引用した本発明の音波バリアの弾性構成成分として使用するのに好適な材料は、本質的に全ての弾性材料を包含する。粘弾性材料は多孔性であり得るが、実質的に非多孔性（即ち、約０．０２未満の気孔率を有する）であるのが好ましい。このような実質的に非多孔性材料は、例えば、表面欠陥又は偶発的内部包有物の形態のいくらかの気孔率を示し得るが、通常は非多孔性である。好ましい弾性材料は、少なくとも毎秒約２０００メートル（ｍ／ｓ）の縦波音速を有するものを含む。
【００２５】
弾性固体の有用なクラスとしては、金属（及びそれらの合金）、ガラス状ポリマー（例えば、硬化型エポキシ樹脂）、複合材料（例えば、ポリマーマトリックス中にガラス繊維、金属繊維、又は炭素繊維（あるいはフレーク又は粉末などの別の粒子形態）が入ったもの）など、及びこれらの組み合わせが挙げられる。弾性固体の好ましいクラスとしては、金属、金属合金、ガラス状ポリマー、及びこれらの組み合わせ（より好ましくは、銅、アルミニウム、エポキシ樹脂、銅合金、アルミニウム合金、及びこれらの組み合わせ、更により好ましくは銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金、及びこれらの組み合わせ、なおより好ましくは、アルミニウム、アルミニウム合金、及びこれらの組み合わせ、最も好ましくは、アルミニウム）が挙げられる。
【００２６】
そのような弾性材料は、公知の方法により調製し又は得ることができる。多くは、商業的に入手可能である。
【００２７】
多孔性材料
本発明の音波バリアの上記に引用した多孔性部材として使用するのに好適な材料としては、真空又は流体収容細孔（例えば、空洞、隙間、介在物等）を含む固体マトリックス材料、若しくは液体マトリックス材料、又はこれらの組み合わせ（例えば、ゲル）を含み、かつ、少なくとも約０．０２の気孔率を有する、多相材料（多孔性金属以外）が挙げられる。好ましくは、マトリックス材料は、固体又はゲル（より好ましくは、固体）であり、及び／又は細孔は、少なくとも１種の流体（即ち、液体又は気体、好ましくは、気体）で少なくとも部分的に充填されている（より好ましくは、完全に充填されている）。有用な流体としては、水蒸気、窒素、二酸化炭素、液体水等、及びこれらの組み合わせが挙げられる。多孔性材料は、任意に、真空又は流体収容材料（例えば、気体を収容することができるガラス又は重合体微粒子の形態）を更に含むことができる。
【００２８】
固体マトリックス材料は、本質的にあらゆる粘弾性材料又は弾性材料を含むことができるが、ただし、元素金属は、高分子マトリックスの充填剤としてのみ存在し得る。好ましくは、粘弾性材料又は弾性材料は、細孔がマトリックス材料で有意に充填されるのを避けるために、使用条件下で、本質的にクリープを示さないか、又は最小限のクリープだけを示すことができる（好ましくは、約１０−６Ｐａ−１未満、より好ましくは、約１０−７Ｐａ−１未満の定常剪断クリープコンプライアンス、Ｊ（ｔ）を示す）。
【００２９】
有用な粘弾性及び弾性マトリックス材料としては、上述のものが挙げられる。好ましい弾性材料は、少なくとも毎秒約２０００メートル（ｍ／ｓ）の縦波音速を有するものを含む。好ましい弾性マトリックス材料は、無機材料（例えば、酸化物結晶などのセラミックス（例えば、アルミナ又はシリカに基づくもの、及びより従来的な粘度ベースのセラミックスを含む）並びにガラス（例えば、シリカ系ガラスを含む）；硬化、ガラス状、又は結晶性高分子樹脂（例えば、硬化エポキシ樹脂）；比較的高架橋度のエラストマー（例えば、少なくとも約ショア６０Ａのデュロメータ硬度値を有するゴム、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンジエンＭクラスゴム（ＥＰＤＭゴム）、ポリクロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、及び比較的高度に加硫されたオレフィンゴムなど）；使用条件下で比較的ガラス状、結晶質、又はこれらの組み合わせである熱可塑性ポリマー（例えば、周囲条件下（例えば、約２３℃及び約１気圧）、ポリプロピレンなどのポリオレフィン；ポリスチレン；ポリカーボネート；及びポリエステル）；並びに同類のもの；及びこれらの組み合わせが挙げられる。好ましい粘弾性マトリックス材料としては、比較的中程度に架橋されたエラストマー（例えば、少なくとも約ショア４０Ａ〜約ショア５９Ａのデュロメータ硬度値を有するゴム、例えば、シリコーン類及びアクリレート類）；使用条件下で比較的ゴム様の熱可塑性ポリマー（例えば、周囲条件（例えば、約２３℃及び約１気圧）、ポリエチレン；及びエチレンとビニルアセテートのコポリマー（ＥＶＡコポリマー））；並びに同類のもの；及びこれらの組み合わせが挙げられる。必要に応じて、弾性材料と粘弾性材料の組み合わせを使用することができる。
【００３０】
固体マトリックス材料内の細孔は、本質的にあらゆる形状及び寸法であり得る。細孔の形状及び／又は寸法は、同一であることができ、又は様々であることができる。有用な寸法は、例えば、約１０マイクロメートル〜数ミリメートルの範囲であることができ、有用な形状は、平面又は曲面、及び鋭角又は曲線状の頂点を有する球形、楕円形、多角形など、並びにこれらの組み合わせを包含する。更に、固体マトリックス材料内の細孔の空間的配置は、完全にランダムであることができ、又は、部分的に若しくは完全に周期的（好ましくは、部分的に周期的）であることができる。細孔の形状、寸法、又は間隔のあらゆる変化は、マトリックス材料内で非対称又は対称（好ましくは、対称）であることができる。細孔の一部又は全ては、固体マトリックス材料によって（例えば、「独立気泡発泡体」の中の介在物として）封入される又は完全に取り囲まれることができ、あるいは、好ましくはやや少ない数が、他の細孔の一部又は全てと、及び／又はマトリックスの外面と（例えば、「開放セル発泡体」と同じように）接触することができる。
【００３１】
固体マトリックス材料は、連続的又は非連続的であることができる。例えば、非連続的な固体マトリックス材料は、離散粒子（例えば、繊維又は粉末）を含むことができ、これら離散粒子は、互いに接触して、隙間の形状の細孔を形成する。粒子の寸法、形状、及び／又は化学組成は、同一であることができ又は異なることができ、それらの空間的配置は、ランダムであることができ、又は部分的に若しくは完全に周期的であることができる。粒子は、多孔性粒子、実質的に非多孔性粒子、又はこれらの組み合わせであることができる。
【００３２】
多孔性媒質の全細孔容積を、この全細孔容積と全固体マトリックス材料容積（即ち、多孔性媒質の全容積）の合計で割ったものは、媒質の「気孔率」を定義する。気孔率は、０と１との間の無次元数である（純固相及び気相にそれぞれ対応する上下限を含まない）。本発明の音波バリアを作るのに有用な多孔性媒質は、約０．０２〜約０．９９（好ましくは、約０．０２〜約０．６５；より好ましくは、約０．０３〜約０．２及び約０．４〜約０．６５；更により好ましくは、約０．０４〜約０．１８及び約０．４２〜約０．６２；最も好ましくは、約０．０５〜約０．１５及び約０．４５〜約０．６）の気孔率を有する媒質である。
【００３３】
多孔性媒質の「嵩密度」は、多孔性媒質の全質量をその全容積で割ったものとして定義することができる。嵩密度（ρ）は、次の式により固体密度（ρs）、流体密度（ρg）、及び気孔率（φ）に関連付けられる。
ρ＝φρｇ＋（１−φ）ρｓ
【００３４】
本発明の音波バリアを作るのに有用な多孔性媒質は、０超過及び約３０００ｋｇ／ｍ３未満（好ましくは、約１．０超過及び約２９００ｋｇ／ｍ３未満；より好ましくは、約１．５超過及び約２８００ｋｇ／ｍ３未満；最も好ましくは、約２．０超過及び約２６００又は２７００ｋｇ／ｍ３未満）である嵩密度を有するものを含む。
【００３５】
上述の多孔性材料又は媒質は、既知の方法で調製することができ、また、いくつかは市販されている。好ましい多孔性媒質としては、ポリマー発泡体（好ましくは、独立気泡ポリマー発泡体、例えば、独立気泡ポリエチレン発泡体）、ポリマー不織布材料（例えば、ポリオレフィン不織布材料）、多孔質シリカ材料（例えば、パーライト及びエアロゲル）、多孔性複合材料（例えば、ポリマーマトリックス内のパーライト又は気体含有重合体微粒子）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。より好ましい多孔性媒質としては、独立気泡ポリマー発泡体、ポリマー不織布材料、多孔質シリカ材料、及びこれらの組み合わせ（更により好ましくは、独立気泡ポリマー発泡体、ポリマー不織布材料、及びこれらの組み合わせ、最も好ましくは、ポリマー不織布材料、及びこれらの組み合わせ）が挙げられる。
【００３６】
所望であれば、本発明の音波バリアは、場合により他の構成成分材料を含んでもよい。例えば、音波バリアは、２つ以上の粘弾性材料（例えば、第１の媒質及び第２の媒質の一方として又は追加の媒質としてのいずれかで使用することができる、その横波音波の伝播速度の少なくとも約３０倍である縦波音波の伝播速度を有さない１つ以上の粘弾性材料など）、２つ以上の弾性材料、及び／又は２つ以上の多孔性材料（上述した多孔性材料と異なる１つ以上の多孔性材料（例えば、多孔性金属）など、ただし、上述の多孔性材料の少なくとも１つが、上述のように音波バリアに含まれている場合）を含むことができる。
【００３７】
フォノニック結晶構造の調製
本発明の音波バリアは、第１の密度を有する第１の媒質中に配置される実質周期的な（一次元、二次元又は三次元の）構造体のアレイを含み、前記構造体が、上述したように、第１の密度とは異なる第２の密度を有する第２の媒質から形成されている。そのようなアレイは、第１の媒質として、上述した多孔性材料又は上述した粘弾性材料若しくは弾性材料のいずれかと、第２の媒質として、その２つのうちの他方とを使用することにより形成されることができる。
【００３８】
結果として得られる構造すなわちフォノニック結晶は、巨視的な構造であり得る（例えば、センチメートル又はミリメートル又はそれ未満のオーダーの大きさ尺度を有する）。所望であれば、フォノニック結晶は、空間的に周期的な格子の形態をとってもよく、その格子位置に均一な大きさ及び均一な形状を有する内包物を含み、内包物の間でマトリックスを形成する材料で包囲される。そのような構造の設計パラメータとしては、格子の種類（例えば、四角形、三角形等）、格子位置間の間隔（格子定数）、単位セルの構成及び形状（例えば内包物で占められる単位セルの部分面積−いわゆる「充填率（fill factor）」ｆとしても公知）、内包物及びマトリックス材料の物理的特性（例えば密度、ポアソン比、弾性率等）、内包物の形状（例えば棒形、球形、中空棒形、四角形柱等）等が挙げられる。そのような設計パラメータを制御することにより、結果として得られるバンドギャップの周波数、ギャップの数、及びそれらの幅を調整することができ、又は最低でも、透過損失のレベルを周波数の関数として調整することができる。
【００３９】
好ましくは、実質周期的な構造体のアレイは、第１の媒質及び第２の媒質の交互層を含む多層構造体形状の一次元アレイである（また所望であれば、１つ以上の層形状である、上述した場合による１つ以上の構成成分を更に含み、例えば第１の（Ａ）媒質及び第２の（Ｂ）媒質、並びに２種の追加の構成成分Ｃ及びＤから、「ＡＢＣＤ」構造体、「ＡＣＤＢ」構造体、「ＡＣＢＤ」構造体等を形成することができる）。多層構造体の層の合計数は、使用する特定の材料、層の厚さ、及び特定の音響用途の必要条件に応じて幅広い範囲で変更し得る。
【００４０】
例えば、多層構造体の層の合計数は、２層のような少数から、数百層以上のような多数までの範囲にわたり得る。層の厚さも、幅広く変動し得る（例えば、所望の周波に応じて）が、好ましくはセンチメートル以下のオーダーにある（より好ましくは、ミリメートル以下のオーダー、最も好ましくは、約１０ｍｍ以下である）。そのような層の厚さ及び層の数は、センチメートル以下（好ましくは、約１００ｍｍ以下、より好ましくは、約５０ｍｍ以下、更により好ましくは、約３０ｍｍ以下、最も好ましくは、約２０ｍｍ以下）のオーダーの寸法を有するフォノニック結晶構造を提供することができる。所望であれば、構造の組み立て前に層を（例えば、界面活性剤組成物又はイソプロパノールを使用して）洗浄してもよく、また場合により１種以上の結合剤（例えば接着剤、又は機械的締結具）を使用してもよい（但し、所望の音響との有意な干渉が存在しないことを条件とする）。
【００４１】
多層構造体の好ましい実施形態は、約５ｍｍ〜約１０ｍｍの層厚さを有する多孔性材料（好ましくは、独立気泡ポリマー発泡体、ポリマー不織布材料、多孔質シリカ材料、又はこれらの組み合わせ）、及び約０．０２５ｍｍ〜約１ｍｍの層厚さを有する弾性材料（好ましくは、アルミニウム、エポキシ樹脂、アルミニウム合金、又はこれらの組み合わせ）を交互に重ねてなる約３個〜約１０個、又は２０個（より好ましくは約３個〜約５個）の交互層を含む。これは、約５ｍｍ〜約１００ｍｍ（より好ましくは、約１０ｍｍ〜約６０ｍｍ、更により好ましくは、約１０ｍｍ〜約５０ｍｍ、最も好ましくは、約１０ｍｍ〜約３０ｍｍ）のオーダーの好ましい寸法を有するフォノニック結晶構造を提供することができる。
【００４２】
音波バリア及びその使用
本発明の音波バリアは、音響源（好ましくは、可聴音響周波数源）と音響受信体（好ましくは、可聴音響周波数の受信体）との間に音波バリアを介在させ、又は配置することを含む遮音方法に使用することができる。有用な音響源としては、交通騒音、工場騒音、会話、音楽等（好ましくは騒音又は可聴成分を有する他の音波、より好ましくは騒音又は約５００Ｈｚ〜約１５００Ｈｚの範囲内の周波数成分を有する他の音波）が挙げられる。音響受信体は、例えば人の耳、任意の様々な記録デバイス等（好ましくは人の耳）であってもよい。所望であれば、音波バリアは、音響吸収体として（例えば音波バリアをヘルムホルツ共振器型の吸収体として機能できるように、物質に対して配置することによって）使用することができる。
【００４３】
本発明の音波バリアは、可聴範囲の比較的大きい部分にわたり透過損失を達成するよう使用することができる（好ましい実施形態では、約８００Ｈｚ〜約１５００Ｈｚの範囲にわたって約２０ｄＢ以上の透過損失をもたらし、より好ましい実施形態では、約５００Ｈｚ〜約１５００Ｈｚの範囲にわたって約２０ｄＢ以上の透過損失をもたらし、更により好ましい実施形態では、約２５０Ｈｚ〜約１５００Ｈｚの範囲にわたって約２０ｄＢ以上の透過損失をもたらし、最も好ましい実施形態では、約５００Ｈｚ〜約１５００Ｈｚの範囲の少なくとも一部にわたって実質全部の透過損失をもたらす）。かかる透過損失は、フォノニック結晶構造の寸法を、センチメートル以下のオーダー（好ましくは、約２０ｃｍ以下、より好ましくは、約１０ｃｍ以下のオーダー、最も好ましくは、約１０ｍｍ〜約３０ｍｍのオーダー）に維持しながら達成することができる。
【００４４】
１つ以上の上述したフォノニック結晶構造に加え、本発明の音波バリアは、場合により、１つ以上の従来の又は今後開発される遮音材（例えば、従来の吸収体、バリア等）を更に含むことができる。所望であれば、それらの従来の遮音材は、例えば音波バリアの周波数有効範囲を拡大するように層状にしてもよい。
【実施例１】
【００４５】
本発明の目的及び利点は、以下の実施例によって更に例示されるが、これらの実施例において列挙された特定の材料及びその量は、他の諸条件及び詳細と同様に本発明を過度に制限するものと解釈されるべきではない。実施例における部、百分率、比等は全て、特に記載しない限り、重量基準である。使用される溶媒及びその他の試薬は、特に記載しない限り、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）より入手した。
【００４６】
試験方法
周波数範囲５０Ｈｚ〜１．６ｋＨｚにおける透過損失測定
Ｂｒｕｅｌ  ＆  Ｋｊａｅｒ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｔｕｂｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｔｙｐｅ  ４２０６（１００ｍｍ管、Ｂｒｕｅｌ  ＆  Ｋｊａｅｒ  Ｓｏｕｎｄ  ＆（振動測定）Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ａ／Ｓ，Ｄｅｎｍａｒｋ）を使用して、透過損失測定を行った。４マイクロホン伝達関数試験法を使用して、周波数範囲５０Ｈｚ〜１．６ｋＨｚで透過損失を測定した。
【００４７】
手短には、管システムは、内径１００ｍｍのソース管、ホルダー管及び受容管から構成されていた。各試験サンプルを、ソース管と受容管との間に位置するホルダー管内に２つのゴムＯリングを用いて配置した。ソース管の端部に取り付けられたラウドスピーカ（インピーダンス４オーム（Ω）、直径８０ｍｍ）を音波平面波発生器として使用した。Ｔｙｐｅ  ４１８７の４つの０．６４ｃｍ（１／４インチ）コンデンサマイクロホンを使用して、試験サンプルの両側の音圧レベルを測定した（２つはソース管内に、２つは受容管内に置いた）。ソース管内の２つのマイクロホンを使用して、入射及び反射された平面波を測定した。受容管内に配置された他の２つのマイクロホンを使用して、吸収及び透過された部分を測定した。
【００４８】
４つのマイクロホン位置にて音圧を測定し、Ｏｌｉｖｉｅｒｉ，Ｏ．、Ｂｏｌｔｏｎ，Ｊ．Ｓ．、及びＹｏｏ，Ｔ．により「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌｏｓｓ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｔｕｂｅ」、ＩＮＴＥＲ−ＮＯＩＳＥ  ２００６、３〜６  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２００６，Ｈｏｎｏｌｕｌｕ，Ｈａｗａｉｉ，ＵＳＡに記載された手順に従って４チャネルデジタル周波数分析器を使用して複合的な移動関数を計算することにより、試験サンプルの透過損失を決定した。ＰＵＬＳＥバージョン１１データ獲得及び解析ソフトウェア（Ｂｒｕｅｌ  ＆  Ｋｊａｅｒ）を使用した。
【００４９】
各構造ごとに試験サンプルを用意した。全試験サンプルは、直径９９．５４ｍｍの精密ダイを用いて切断した。各試験サンプルに対して透過損失測定を３回繰り返した。各構造ごとに得られる透過損失を、３つの測定値の算術平均として計算した。
【００５０】
周波数範囲１，０００Ｈｚ〜２５，０００Ｈｚにおける透過損失測定
周波数範囲１，０００〜２５，０００Ｈｚにおける透過損失測定を、音響源、サンプルホルダー及びマイクロホンを含む試験チャンバ；デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）；電力増幅器；マイクロホン前置増幅器；アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）；及びパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）で構成される音響試験ベンチボックス（ＡＴＢ：ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｔｅｓｔ  ｂｅｎｃｈ  ｂｏｘ）を使用して実施した。ＬａｂＶｉｅｗ（商標）８．０ソフトウェア（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ａｕｓｔｉｎ，ＴＸ）から入手可能）をデータ収集プログラムとして使用した。ＡＴＢは、それぞれがそれ自体の詳細な下位システムを備える４つの相互接続高レベルシステムを有するように設計された。４つの高レベルシステムは、ユーザーインターフェース、信号処理、オーディオハードウェア、及び試験チャンバであった。
【００５１】
ユーザーインターフェースは、試験設定、試験結果、及び試験を開始及び中止するための制御機構などの、ユーザーと試験チャンバとの間で情報の転送に関与する全ての構成要素を含んだ。信号処理システムは、信号の生成、取得、及び処理に関与した。その生成セクションは、一定周波数及び振幅のデジタル信号をデジタル／アナログ変換器（モデルＰＣＩ−６７１１、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ａｕｓｔｉｎ，ＴＸ）から入手可能）へ送信して、アナログ信号に変換した。受信セクションは、アナログ／デジタル変換器（モデルＰＣＩ−４４７２、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ａｕｓｔｉｎ，ＴＸ）から入手可能）からデジタル信号を受信し、あらぬるノイズを取り除くバンドパスフィルタを使用し、かつ得られた信号を較正データで正規化した。
【００５２】
オーディオハードウェアは、試験チャンバを移動する音波の物理的生成、測定、及び増幅に関与した。デジタル信号は、信号処理システムからＤＡＣに送信され、そこでアナログ信号に変換された。ナログ信号は、１０Ｘのゲインを有するカスタムメードの電力増幅器に送信された。増幅器は、試験チャンバを音波で満たすフルレンジスピーカ（Ｆｏｓｔｅｘ（商標）ＦＥ−１２６Ｅフルレンジスピーカ、７９Ｈｚ〜２５ｋＨｚの音を生成可能、ｗｗｗ．ｆｏｓｔｅｘ．ｃｏｍから入手可能）に電力投入した。マイクロホンのアレイは、音波を測定し記録するために、試験チャンバのいたるところに戦略的に配置された。Ｅａｒｔｈｗｏｒｋｓ（商標）Ｍ５０測定マイクロホン（Ｅａｒｔｈｗｏｒｋｓ，Ｉｎｃ．（Ｍｉｌｆｏｒｄ，ＮＨ）から入手可能）、及びＤＰＡ  ４０２１小型カージオイドマイクロホン（ＤＰＡ  Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅｓ（Ｌｏｎｇｍｏｎｔ，ＣＯ  ８０５０１）から入手可能）の、２種類のマイクロホンを使用した。マイクロホンは、プロ級マイクロホン前置増幅器（モデルＭｉｌｌｅｎｉａ（商標）ＨＶ−３Ｄ、４８Ｖファンタム電源、Ｍｉｌｌｅｎｉａ  Ｍｕｓｉｃ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉａ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｐｌａｃｅｒｖｉｌｌｅ，ＣＡ）から入手可能）によって増幅された。前置増幅器は、その信号をＡＤＣに送信し、このＡＤＣは信号をアナログからデジタルに変換して、変換された信号を信号処理システムに返信した。
【００５３】
試験チャンバは、マイクロホン、スピーカー、及び試験サンプルの全てを保持する物理的なチャンバであった。チャンバは、０．５１４メートル／１．２１２メートル／０．５７２メートル（２０．２５インチ／４７．７５インチ／２２．５インチ）（高さ／長さ／幅）の寸法を有する０．０１９１メートル（３／４インチ）のベニヤ板で作られた。チャンバは、一方の末端部にあるスピーカーボックス（（９インチ／６．５インチ／５インチ（０．２２８メートル／０．１６５メートル／０．１２７メートル）（高さ／長さ／幅））の寸法を有する０．０１９１メートル（３／４インチ）のベニヤ板で作られた）、もう一方の末端部に実装されたマイクロホン、及びサンプルホルダー用ガイドポスト（０．３９３メートル／０．４５７メートル（１５．５インチ／１８インチ）（高さ／幅）の寸法の（０．０１９１メートル（３／４インチ））のベニヤ板で作られた）で構成された。試験チャンバのフロントパネル及びバックパネルは共に、スピーカー及びマイクロホンを簡単に交換することができるように、取り外し可能であった。試験チャンバ及び各サンプルホルダーの内部は、音波遮断のための３Ｍ（商標）Ｔｈｉｎｓｕｌａｔｅ（商標）Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ（不織布ポリマーマット、厚さ０．０２５メートル、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）で完全に裏打ちされた。
【００５４】
各試験サンプルを、試験チャンバの中の音響源（スピーカー）と受信マイクロホンとの間に位置するサンプルホルダーの内部に、２つのゴムＯリングを用いて定位置に保持した、又はワセリンで封止した。それぞれの異なる構成に対して試験サンプルを用意した。全試験サンプルは、直径９９．５４ｍｍの精密ダイを用いて切断した。各試験サンプルに対して透過損失測定を６回繰り返した。各構造に対して得られる透過損失を、６つの測定値の算術平均として計算した。
【００５５】
音速の測定
音の速度の測定を、特注のパルサ／レシーバシステムを使用して行った。このシステムでは、透過法音速システム構成を用いた。試験サンプルを、送信機としての２つの波トランスデューサ（モデルＶ１０１−ＲＢ  Ｐａｎａｍｅｔｒｉｃｓ−ＮＤＴ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ、縦波、０．５ＭＨｚ、Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＮＤＴ（Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ）から入手可能）と、受信トランスデューサとの間に置いた。各試験サンプルごとに、ＶＡＳＥＬＩＮＥ（商標）ワセリンを各トランスデューサの表面に適用して、良好な接続を確実にした。送信機及び受信トランスデューサを、パルサ／レシーバ（モデル５０７７ＰＲ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃパルサ／レシーバ、Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＮＤＴ（Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ）から入手可能）に接続し、このパルサ／レシーバを、デジタルオシロスコープ（モデルＤＳＯ６０５４Ａ  ５００ＭＨｚ、４チャンネル、６０００シリーズオシロスコープ、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｃｏｌｏｒａｄｏ  Ｓｐｒｉｎｇｓ，ＣＯ）から入手可能）に接続した。１００ｋＨｚで飛行時間法によって音速を測定した。各試験サンプルごとに、音速の測定を３回繰り返した。音速の値を、３つの測定値の算術平均として計算した。
【００５６】
レオロジー測定
流動学的特性（例えば、定常剪断プラトー弾性率）を、商業的なＡＲＥＳ動的レオメーター（Ｎｅｗ  Ｃａｓｔｌｅ，ＤｅｌａｗａｒｅのＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能）内で、材料の試験サンプルに対して伸長モードにて線形、等温周波数掃引動的機械分析（ＤＭＡ）試験を行うことにより測定した。次いで、（２２．７℃の室温とした）選択した基準温度での動的マスター曲線を得るために、時間−温度重ね合わせの原理を使用して、得られたデータをシフトした。動的マスター曲線をシフトするために使用した水平移動係数を調べ、Ｗｉｌｌｉａｍｓ−Ｌａｎｄｅｌ−Ｆｅｒｒｙ（ＷＬＦ）型に従うことが見出された。得られた動的マスター曲線を、最終的にＮｉｎｏｍｉｙａ−Ｆｅｒｒｙ（ＮＦ）手順を使用して、室温（２２．７℃）での安定した線形伸長弾性率マスター曲線に変換した。ゴム引張係数プラトーの値は、安定した線形伸長弾性率マスター曲線から決定し、材料の安定剪断プラトー弾性率は、ゴム伸長弾性率プラトー値の１／３として取得した。（例えば、Ｊｏｈｎ  Ｄ．ＦｅｒｒｙによるＶｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，２ｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ（１９８０）における流動学的データ解析技術の考察を参照されたい。）
【００５７】
材料
材料Ａ：
ポリエチレン（ＰＥ）発泡体１番；商品番号８７２２Ｋ２６、独立気泡発泡体、ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒ  Ｉｎｃ．（Ｅｌｍｈｕｒｓｔ，ＩＬ）から入手可能、厚さ６．３５ｍｍ。
【００５８】
材料Ｂ：
ポリエチレン（ＰＥ）発泡体２番；商品番号８７２２Ｋ２７、独立気泡発泡体、ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒ  Ｉｎｃ．（Ｅｌｍｈｕｒｓｔ，ＩＬ）から入手可能、厚さ９．５３ｍｍ。
【００５９】
材料Ｃ：
ＶＨＢ発泡体：３Ｍ（商標）ＶＨＢ（商標）Ａｃｒｙｌｉｃ  Ｆｏａｍ  Ｔａｐｅ  ４６１１、独立気泡発泡体、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能、厚さ１．１４ｍｍ。
【００６０】
材料Ｄ：
アルミニウム１番：アルミニウムシート、Ａｌｃｏａ  Ｃｏｒｐ．（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）から入手可能、厚さ０．５ｍｍ。
【００６１】
材料Ｅ：
アルミニウム２番：アルミニウム箔、厚さ０．０３ｍｍ、ブランド名Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｗｒａｐ（商標）で市販、Ａｌｃｏａ  Ｃｏｒｐ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡから入手可能。
【００６２】
材料Ｆ：
シリコーンゴム：ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒ  Ｉｎｃ．（Ｅｌｍｈｕｒｓｔ，ＩＬ）から入手可能な商品番号８６９１５Ｋ２４、デュロメータ硬度４０Ａ、厚さ０．８ｍｍ、アクリル接着剤の裏当て付き、基本的に上記のように定めた室温２２．７℃で定常剪断プラトー弾性率４．３×１０５Ｐａ。
【００６３】
材料Ｇ：
熱可塑性ポリマー：線状低密度ポリエチレン、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）からＤＯＷ  ＤＮＤＡ−１０８１  ＮＴ  ７として入手可能。
【００６４】
材料Ｈ：
ポリオレフィンエラストマー：エチレンとオクテン−１のコポリマー、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）からＥＮＧＡＧＥ  ８４０１ポリオレフィンエラストマーとして入手可能。
【００６５】
材料Ｉ：
不織布マット：実施例１に記載の供給ブロックアセンブリを、一方は２００℃の実施例３に記載のＰＳＡの溶融流れであり、他方は重量比２０／８０の材料Ｇ及びＨの溶融流れ（ポリオレフィン混合物を形成した）である２つのポリマー溶融流れにより供給して、厚さ１０ｍｍのマット得たこと以外は、ポリオレフィン不織布材料を、本質的に米国特許第６，１３３，１７３号（Ｒｉｅｄｅｌら）の実施例１に記載の通りに調製した。実施例１の歯車ポンプを、ＰＳＡとポリオレフィン混合物との比率が２０／８０になるように調整した。得られた不織布マットは、約３２００ｇ／ｍ２の坪量を有した。
【００６６】
材料Ｊ：
多孔質シリカ材料：発泡パーライト粉末、平均粒径約０．５ミリメートル、Ｓｉｌｂｒｉｃｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｈｏｄｇｋｉｎｓ，ＩＬ）からＲｙｏｌｅｘ（商標）グレード３−Ｓとして入手可能。
【００６７】
材料Ｋ：
重合体微粒子：Ｅｘｐａｎｃｅｌ（商標）０９１  ＤＥ  ８０ｄ３０微粒子（イソペンタンを封入したアクリルコポリマー）、平均直径＝７５マイクロメートル、Ｅｋａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｉｎｃ．（Ｅｘｐａｎｃｅｌ，Ｄｕｌｕｔｈ，ＧＡ）から入手可能。
【００６８】
材料Ｌ：
アクリレート系接着剤：アクリル酸イソブチル／アクリル酸イソオクチル（ＩＢＡ／ＩＯＡ）５０／５０コポリマー接着剤、１：１  ＩＢＡ／ＩＯのモノマー比を用いた以外は、米国特許第５，７０８，１１０号（Ｂｅｎｎｅｔｔら）の実施例３に記載の通りに本質的に製造した。
【００６９】
材料Ｍ：
多孔性複合材料１番：アクリレート系接着剤（材料Ｌ）と多孔質シリカ材料（材料Ｊ）の重量パーセント比９０／１０の混合物；材料を組み合わせ、木製棒で約５分間混合し、得られた混合物を２つのテレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）ライナーの間で厚さ約５ｍｍのシートに圧縮した後、得られた構造体の両面を約２時間紫外線（ＵＶ）照射して硬化することによって調製した。
【００７０】
材料Ｎ：
多孔性複合材料２番：アクリレート系接着剤（材料Ｌ）と重合体微粒子（材料系）の混合物；材料を９３／７重量パーセント比で組み合わせ、木製棒で手動で５分間混合し、得られた混合物を２つのＰＥＴライナーの間で厚さ約８ｍｍのシートに圧縮した後、得られた構造体の両面を約２時間紫外線（ＵＶ）照射して硬化することによって調製した。
【００７１】
（実施例１）
不織布マット（材料Ｉ）及びアルミニウム１番（材料Ｄ）を交互に重ねてなる交互層をアセンブルすることによって６層構造体を作製した。得られた構造体（ＩＤＩＤＩＤ）の透過損失性能及び成分材料の縦波音波の速度を、上述の手順に従って測定した。成分材料の得られた縦波速度（ｃｌ）、並びにそれらの厚さ（ｄ）及び密度（ρ）を用いて、６層構造体の予想バンドギャッププロファイルを計算した（Ｊ．Ｍ．Ｂｅｎｄｉｃｋｓｏｎ及びＪ．Ｐ．Ｄｏｗｌｉｎｇによる「Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｏｄｅ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｉｎ  ｆｉｎｉｔｅ，ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，ｐｈｏｔｏｎｉｃｂａｎｄ−ｇａｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｅ，Ｖｏｌｕｍｅ  ５３，Ｎｕｍｂｅｒ  ４，ｐａｇｅｓ  ４１０７〜４１２１（１９９６）に記載の分析モデルを用いた）。（計算に用いたパラメータ：不織布マット：Ｃｌ＝２００ｍ／ｓ、ρ＝２６０ｋｇ／ｍ３、ｄ＝１０ｍｍ；アルミニウム１番：Ｃｌ＝６３４２ｍ／ｓ、ρ＝２７９９ｋｇ／ｍ３、ｄ＝０．５ｍｍ。）
【００７２】
最後に、構造体の単位面積当たりの測定重量に基づき、垂直（Ｂ＆Ｋデータ）及び音場入射（ＡＴＢボックスデータ）質量則の値もまた、次の式に従って計算した（例えば、Ｒ．Ｆ．Ｂａｒｒｏｎ、「Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ」、Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ（２００３），ｐ．１１２，１１３を参照のこと）。
【数１】
0005836941.tif 000002
式中、ＴＬｎ及びＴＬｆは、それぞれ、垂直及び音場入射透過損失（ｄＢ）であり、ｌｏｇ１０は基底１０の対数であり、πは約３．１４の数学定数であり、Ｍｓは単位面積（ｋｇ／ｍ２）当たりの多層構造体質量であり、ρ１及びｃ１は、多層構造体を囲む空気中の、それぞれ、密度（ｋｇ／ｍ３）及び音速（ｍ／ｓ）であり、ｆは周波数（Ｈｚ）である。計算の結果得られた及び／又は測定された透過損失／透過係数を周波数と対比した曲線が、図１ａ及び図１ｂに示されている。
【００７３】
（実施例２）
ポリエチレン（ＰＥ）発泡体２番（材料Ｂ）及びアルミニウム１番（材料Ｄ）を交互に重ねてなる交互層をアセンブルすることによって６層構造体を作製した。得られた構造体（ＢＤＢＤＢＤ）の透過損失性能及び成分材料の縦波音波の速度を、上述の手順に従って測定した。成分材料の得られた縦波速度（ｃｌ）、並びにそれらの厚さ（ｄ）及び密度（ρ）を用いて、６層構造体の予想バンドギャッププロファイルを計算した（Ｊ．Ｍ．Ｂｅｎｄｉｃｋｓｏｎ及びＪ．Ｐ．Ｄｏｗｌｉｎｇによる「Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｏｄｅ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｉｎ  ｆｉｎｉｔｅ，ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｂａｎｄ−ｇａｐ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｅ，Ｖｏｌｕｍｅ  ５３，Ｎｕｍｂｅｒ  ４，ｐａｇｅｓ  ４１０７〜４１２１（１９９６）に記載の分析モデルを用いた）。（計算に用いたパラメータ：ＰＥ発泡体２番：Ｃｌ＝３１０ｍ／ｓ（２６８ｍ／ｓの速度は測定されているとして、選択された控えめな値）、ρ＝５０ｋｇ／ｍ３、ｄ＝９．５３ｍｍ；アルミニウム１番：Ｃｌ＝６３４２ｍ／ｓ、ρ＝２７９９ｋｇ／ｍ３、ｄ＝０．５ｍｍ。）
【００７４】
最後に、構造体の単位面積当たりの測定重量に基づき、垂直（Ｂ＆Ｋデータ）及び音場入射（ＡＴＢボックスデータ）質量則の値もまた、実施例１に記載のように計算した。計算の結果得られた及び／又は測定された透過損失／透過係数を周波数と対比した曲線が、図２ａ及び図２ｂに示されている。
【００７５】
（実施例３及び４）
ＶＨＢ発泡体（材料Ｃ）及びアルミニウム２番（材料Ｅ）を交互に重ねてなる交互層を組み付けて、３層構造体及び５層構造体を作製した。得られた構造体（実施例３のＣＥＣ及び実施例４のＣＥＣＥＣ）の透過損失性能を上述の手順に従って測定した。最後に、構造体の単位面積当たりの測定重量に基づき、垂直（Ｂ＆Ｋデータ；図３ａ）及び音場入射（ＡＴＢボックスデータ；図３ｂ）質量則の値もまた、実施例１に記載のように計算した。計算の結果得られた及び測定された透過損失を周波数と対比した曲線が、図３ａ及び図３ｂに示されている。
【００７６】
実施例５及び比較例１
シリコーンゴム（材料Ｆ）及びアルミニウム２番（材料Ｅ）を交互に重ねてなる交互層を比較例１として（５層構造体）、並びに不織布マット（材料Ｉ）及びアルミニウム１番（材料Ｄ）を交互に重ねてなる交互層を実施例５として（６層構造体）組み付けて、２つの異なる多層構造体を作製した。得られた構造体（ＦＥＦＥＦ及びＩＤＩＤＩＤ）の透過損失性能を上述の手順に従って測定した。最後に、構造体の単位面積当たりの測定重量に基づき、垂直入射質量則の値もまた、実施例１に記載のように計算した。計算の結果得られた及び測定された透過損失を周波数と対比した曲線が、図４ａ及び図４ｂに示されている（主にそれらの相対的透過損失性能と対応の質量則との比較のため）。
【００７７】
（実施例６及び７）
アクリレート系接着剤（材料Ｌ）及び多孔性複合材料１番（材料Ｍ）を交互に重ねてなる交互層を比較例６として（５層構造体）、並びにアクリレート系接着剤（材料Ｌ）及び多孔性複合材料２番（材料Ｎ）を交互に重ねてなる交互層を実施例７として組み付けて、２つの異なる３層構造体を作製した。得られた構造体（ＬＭＬ及びＬＮＬ）の音速を、上述の手順に従って測定し、結果は、実施例６では２８８ｍ／ｓ、及び実施例７では２７６ｍ／ｓであったことが判明した。
【００７８】
本明細書で引用した特許、特許文献、及び公報に含有される参照された記述内容は、その全体が、それぞれ個別に組み込まれているかのように、参照として組み込まれる。本発明に対する様々な予見できない修正及び変更が、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく当業者に明らかとなるであろう。本発明は、本明細書に記載した例示的な実施形態及び実施例によって過度に限定されるものではなく、またかかる実施例及び実施形態は、一例として表されているだけであり、ただし、本発明の範囲は、以下のように本明細書に記載した請求項によってのみ限定されることを意図するものと理解されるべきである。
【図１ａ】
0005836941.tif 000003
【図１ｂ】
0005836941.tif 000004
【図２ａ】
0005836941.tif 000005
【図２ｂ】
0005836941.tif 000006
【図３ａ】
0005836941.tif 000007
【図３ｂ】
0005836941.tif 000008
【図４ａ】
0005836941.tif 000009
【図４ｂ】
0005836941.tif 000010