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芝浦工業大学、人工筋肉を高速振動させたスピーカーを開発

芝浦工業大学工学部機械機能工学科の細矢直基教授は2020年5月14日、人工筋肉を高速で振動させて音を出すスピーカーを開発したと発表した。

コンサートホールなどの室内音響の特性把握には、点音源を用いた音響試験で残響時間を計測することが理想であり、従来はそれを実現するために、筐体に複数の磁石とコイルからなる重いスピーカーが取り付けられた正多面体スピーカーが用いられてきた。しかし、スピーカーが音場に対して相対的に大きい場合には、点音源と見なせないという課題があった。

研究チームは、軽量/柔軟ながら大きな変位を生み出す、誘電エラストマーアクチュエーター(DEA)を半球形や球形にして振動させ、全方位に音を届けるスピーカーの開発に成功した。スピーカーの素材として用いられているのはアクリルゴムやシリコンゴムで、音場やスピーカーのサイズによらず、点音源を実現できる。

DEAは高分子誘電膜を柔軟電極で挟み込んだキャパシタ構造で、電極間の電位差により電極同士が静電気力によって互いに引き合うことで変形する。誘電エラストマーはポアソン比が0.5に近く、体積変化がほとんどない。

これらのスピーカーは、ともに可聴域上限付近の16kHzまでほぼ無指向性の音響放射特性を持つ。人が聞ける音域ではほぼ無指向で、スピーカーを中心とした全方位に音を届けられる。

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