2021 Fiscal Year Annual Research Report
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20K22453
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
菅原 彬子 近畿大学, 建築学部, 助教 (90878175)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Keywords | 音響メタマテリアル / 吸音材開発 / 3Dプリンター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，従来一般的に用いられてきた無機系多孔質吸音材のもつ，耐久性や耐水性，低周波数帯域の吸音性能に欠ける点といった課題を解決し，かつ所望の吸音特性をもつ音響メタマテリアルの開発を目指す研究である．本研究では，(1)音響メタマテリアルの設計および理論・数値解析による吸音特性の検証，(2)3Dプリンターを用いた造形及び性能検証を行った．
令和3年度は，昨年度までの実在の結晶構造を対象とした検討とともに，特に低中周波数帯域の吸音を目的として，共鳴器を単位格子とした周期構造に着目して検討を行った．(1)では，単位格子を対象としたミクロスケール数値解析によりマクロな等価特性(等価密度・等価音速)を求め，これを理論式に適用することで，1種類，または2種類の単位格子からなる周期構造の吸音特性を検討した．
(2)の実際の造形と実験的な性能検証では，(1)の妥当性を確認した．それとともに，内部に残留する樹脂や造形精度など，3Dプリンターでの造形特有の問題が生じることを確認した．
以上の検討より，共鳴器を基にした周期構造とし，更に孔部にグリッドを設けることで，連結共鳴器と多孔質吸音材双方の特性を付与でき，低中周波数帯域で安定して高い吸音率を持つ有用な吸音材となりうることを示した．また，特性の異なる2種類の構造を重ねて2層構造とすることで，両方の特性をもたせることができた．そのため，組み合わせ次第でその特性を変化させ，様々な状況に応用できる可能性を示した．
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