フクロウに着想を得たエアロゲル、都市に響く低周波のうなりを抑制へ

発車するバスの低いうなり、夜の高速道路から続く絶え間ない重低音、遠くの建設機械の響き。こうした音は壁や窓をすり抜けて入り込む。鋭い物音が一時的に鳴っては消えるのとは異なり、低周波音は長くとどまる。コンクリートやガラスを振動させ、住宅やオフィスを機械音がこだまする空間へと変えてしまう。

エンジニアたちは長年、この深い音域に苦戦してきた。従来の防音は、厚く重いフォーム材や密度の高い遮音壁に頼り、質量で振動を抑え込む方法が主流だ。効果はあるものの、かさばるパネルや重量増、環境負荷の懸念といった代償を伴う。

そこで研究者たちが目を向けたのが、驚くほど静かなハンターであるフクロウだ。フクロウはほとんど音を立てずに飛ぶことで知られ、その秘密の一端は羽毛の繊細な構造にある。羽の縁は滑らかではなく、柔らかなフリンジと多孔質の層が空気の乱れを分断し、音を減衰させる。この仕組みをはるかに小さなスケールで再現したのが、ナノファイバー・エアロゲルだ。極めて細い繊維をスポンジ状の多孔質ネットワークに編み込み、低周波ノイズを閉じ込めて散逸させる。

エアロゲルは「固体の煙」とも呼ばれる。ほとんどが空気でできており、かすかな骨格構造がそれを支えているからだ。新素材では、数十億分の1メートル単位で測られるほど細い繊維が絡み合っている。低い音波が内部に入ると、単に跳ね返るのではない。無数の微細な通路からなる迷路を通り抜けることを強いられる。その過程でエネルギーはわずかな熱へと変換され、振動は外へ伝わる前に弱まる。

低周波騒音が厄介なのは、波長が長く、小さな隙間や薄い壁を容易に通り抜けてしまうためだ。隣室のステレオの重低音が床を伝ってくるように感じるのはそのためである。ナノファイバーの間隔や密度を精密に調整することで、研究者らは従来のフォーム材よりも薄く軽い構造で、こうした長い波長をより効果的に狙い撃ちできることを示した。

その結果、厚い緩衝材を用いなくても、強いエンジン音を安全とされる水準まで低減できる素材が生まれた。エアロゲルは大半が空気で構成されるため、きわめて軽量だ。重量が重要となる分野、たとえば車両内部や産業機械の周辺、さらには建築パネルへの組み込みなどでも、かさを増やさずに活用できる可能性がある。初期設計では、合成フォームよりも環境負荷の少ないプロセスや材料の採用も視野に入れている。

騒音公害はしばしば小さな不快要因と見なされがちだが、その影響は積み重なる。交通や産業の低いうなりに慢性的にさらされることは、ストレスや睡眠障害、心血管系への負担と関連づけられている。都市が高密度化し、電気自動車が新たな音の特性をもたらすなか、音の管理は快適性の問題を超え、公衆衛生の課題となりつつある。

今回の研究が注目されるのは、素材そのものだけでなく、問題の捉え方にある。質量で騒音を押さえ込むのではなく、構造で機能する生体システムから学ぶという発想だ。フクロウは重さで森を静めるのではなく、繊細な幾何学によって静寂を実現している。力任せから設計の妙へというこの転換は、ミクロなデザインが単なる厚みを凌駕し得るという材料科学の潮流を映し出している。

フクロウに着想を得たエアロゲルが都市の壁や工場の囲いを覆うまでには、なお課題が残る。耐久性やコスト、量産性を証明しなければならない。しかし原理は明確だ。より静かな世界への道は、より厚い壁ではなく、より軽く丁寧に設計された素材にあるかもしれない。

もしこの素材が研究室から日常へと広がれば、変化は劇的でも目に見えるものでもないだろう。それはただ、低く持続するうなりが消えたという形で感じられるはずだ。自然に静かになることの少ない世界において、それは確かな前進と言える。