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新しい遮音材「音響メタマテリアル」をCES 2020に出展【日産自動車】
2020年1月7日
日産自動車、新しい遮音材「音響メタマテリアル」をCES 2020に出展
開発エンジニアがその狙い・背景について語る
日産自動車株式会社（本社：神奈川県横浜市西区、社長：内田 誠）は、車両の静粛性の向上と軽量化を可能にする新しい遮音材「音響メタマテリアル」をCES 2020に出展すると発表しました。
今回開発した遮音材は、周期的な格子構造とフィルムを組み合わせたシンプルな構造により、音が伝わる際の空気の振動状態を材料が制御し、音の透過を抑制することで、ロードノイズやエンジン音など、車内に入ってくる自動車特有の騒音を広い周波数帯（500-1200Hz）で効果的に遮ることができます。
現在、この周波数帯の遮音には、主にゴム板などの重い板材が使われていますが、今回の遮音材は、こうした素材に比べ、重量が約4分の1と軽量でありながら、同等の遮音効果を実現します。
さらに同遮音材はシンプルな構造のため、量産化が実現すれば、従来の遮音材に対し、同等あるいはそれ以上の価格競争力を実現する可能性を秘めています。そのため、将来的には、車両重量への影響やコスト面から、これまで遮音材の使用が制限されていた車種にも幅広く活用することが期待されます。
日産は2008年頃、当時すでに電磁波領域で高感度アンテナなどに活用されていたメタマテリアルの技術に着目し、それ以降、同技術の音響波への応用を目指し、研究開発を行ってきました。今回、音響メタマテリアルの基本原理を解明することで、高い遮音性能を持つ遮音材の開発に成功しました。
車両の軽量化は、燃費や電費の向上による環境負荷の低減はもちろん、より安心して運転を楽しめるクルマ作りにも貢献します。また、静粛性を向上させることで、移動時間をより快適で有意義なものへと変えることも可能となります。今回の「音響メタマテリアル」に加え、日産は今後も「ニッサン インテリジェント モビリティ」により、お客さまを未来へと導いていきます。
日産の総合研究所で「音響メタマテリアル」の開発を担当するエンジニアの三浦 進は、インタビューの中で、この新素材の開発の狙い、背景について、次のように語りました。
Q1: 新しい遮音材「音響メタマテリアル」について教えてください。
A1: 日産は、新しい遮音材「音響メタマテリアル」の開発に成功しました。格子構造の上にフィルムを貼るというシンプルな構造で、そのフィルムが音に対して効率的に震えるという特徴があります。これにより圧倒的な静かさと軽量化を両立します。
Q2: 音響メタマテリアルはどのような点が画期的なのでしょうか？ また、どの程度軽いのでしょうか？
A2: これまでは、例えばゴムの板のような重い材料で音の侵入を遮ってきました。音響メタマテリアルは、従来の材料と比較して4分の１の軽さで同じ遮音性を実現します。圧倒的な静かさと軽量化を両立するということが新しいブレークスルーです。
Q3: 素材が軽いということによるメリットは何ですか？
A3: クルマを軽くするということは、電力消費量の削減や、運動性能の向上にもつながります。これまで重い遮音材を搭載できなかった車両にも今回の材料が適応できる可能性があります。
Q4: 音響メタマテリアルはどのような仕組みになっているのでしょうか？ なぜ遮音できるのでしょうか？
A4: 音に対してタイミングよく膜が震え、震えることによって音を効率的に跳ね返すというのが特徴です。結果的に入ってくる音は小さくなります。音が伝わる際の空気の振動状態を材料が制御し、音の透過を抑制することで、ロードノイズやエンジン音など、車内に入ってくる自動車特有の騒音を広い周波数帯（500-1200Hz）で効果的に遮ることができます。
Q5: 音響メタマテリアルの開発のきっかけは何だったのでしょうか？ また、なぜその必要性に日産が気づけたのでしょうか？
A5: 日産は2008年頃、当時すでに電磁波領域で高感度アンテナなどに活用されていたメタマテリアルの技術に着目していました。それ以降、同技術の音響波への応用を目指し、研究開発を行ってきました。今回、音響メタマテリアルの基本原理を解明することで、高い遮音性能を持つ遮音材の開発に成功しました。日産はEVのトップランナーです。2010年に初代リーフを出し、お客さまから色々な声を伺ってきました。そこから、静かさが快適な移動空間につながるということを理解しました。
Q6: 遮音性の研究を長年実施する中で、課題は何だったのですか？
A6: 自動車特有の「ゴー」というロードノイズです。EVによってエンジン音がなくなり、残るロードノイズをいかに消すかということが長年の課題でした。
CES 2020は1月7日から10日までラスベガスのコンベンションセンターで開催されます。日産ブースは北ホールの6306に位置しています。
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