CN103080008B - 二氧化硅多孔体及使用其的光学麦克风 - Google Patents

Abstract

一种二氧化硅多孔体，其是三维地连接二氧化硅粒子(6)而成的二氧化硅多孔体(5)，该二氧化硅多孔体具有包含比空气的平均自由行程小的第1细孔和比上述第1细孔大的第二细孔的贯通孔，具有100kg/m³以上且300kg/m³以下的密度，在构成上述二氧化硅粒子的二氧化硅的硅上键合有异丁基。

Description

二氧化硅多孔体及使用其的光学麦克风

技术领域

本发明涉及用作声传播介质的二氧化硅多孔体及光学麦克风。

背景技术

通常被称作二氧化硅气凝胶的低密度二氧化硅多孔体具有很多细孔，90％以上的体积由空穴构成。此外，骨架通过几nm～几十nm左右的球状二氧化硅微粒连接而构成。二氧化硅多孔体的密度及折射率小。此外，在二氧化硅多孔体中传播的声速比空气中的声速340m/s小。因此，作为各种音响装置中的声传播介质受到瞩目。

以往，二氧化硅多孔体通过以下的方法来制造。首先，将以下的(化学式1)所示的四甲氧基硅烷(Tetramethoxysilane：TMOS)与乙醇等溶剂混合，制作溶胶液。

接着，在溶胶液中加入催化剂水，使其发生水解和缩聚反应，由此生成湿润凝胶。然后，通过将湿润凝胶中的溶液置换为气体(干燥)，由此得到二氧化硅多孔体。

在用气体置换湿润凝胶中的溶液时，若基于残留在细孔内的溶液的表面张力而产生的拉伸应力比凝胶的强度大，则凝胶结构被破坏。为了防止该现象，大多在使湿润凝胶干燥的工序中使用超临界干燥。此外，通过对凝胶实施疎水化处理，从而可以得到经时劣化极少的二氧化硅多孔体。

非专利文献1公开了二氧化硅多孔体因其声速小而作为能够有效地收取声波的声整合层有用。此外，还公开了二氧化硅多孔体的密度与声速的关系。如图24所示，密度越低，则声速也越低。

作为使用二氧化硅多孔体的其他用途，专利文献1公开了一种光学麦克风。该光学麦克风具有光声传播介质部，并通过将声波收入光声传播介质部，从而用光来检测在光声传播介质部内产生的形变。专利文献1公开了二氧化硅多孔体适合作为该光声传播介质部。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2009-85868号公报

【非专利文献】

【非专利文献1】Hidetomo Nagahara，Takashi Hashida，Masa-aki Suzuki，Masahiko Hashimoto，“Development of High-Sensitivity UltrasonicTransducer in Air with Nanofoam Material，”Japanese Journal of AppliedPhysics，Vol.44，No.6B，pp.4485-4489，2005.

【非专利文献2】互联网网站(web site)“有机化合物的光谱数据库SDBS(独立行政法人产业技术综合研究所)”http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre#index.cgi

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，二氧化硅多孔体的密度越小，则声速越小，作为声整合层的声阻抗越小，或者光声传播介质部的形变越大，因此，能够提高各种音响装置的检测灵敏度等。但是，如果为了使声速降低而降低二氧化硅多孔体的密度，则存在二氧化硅多孔体质脆而容易破裂的问题。

尤其，在使用二氧化硅多孔体作为音响装置的声传播介质的情况下，由于需要确保规定的强度，因此存在难以兼顾提高音响装置的性能和维持声传播介质的机械强度的问题。

本发明的目的在于提供一种解决上述的现有技术的问题，具有与以往的二氧化硅多孔体同等的密度、并且具有比以往小的声速的二氧化硅多孔体、以及使用其的光学麦克风。

用于解决问题的手段

本发明的二氧化硅多孔体是三维地连接二氧化硅粒子而成的二氧化硅多孔体，该二氧化硅多孔体具有包含比空气的平均自由行程小的第1细孔和比所述第1细孔大的第二细孔的贯通孔，具有100kg/m³以上且300kg/m³以下的密度，在构成上述二氧化硅粒子的二氧化硅的硅上键合有异丁基。

在某个优选的实施方式中，上述二氧化硅多孔体不含有甲氧基。

本发明的二氧化硅多孔体是二氧化硅粒子三维地连接而成的二氧化硅多孔体，在以四甲基硅烷为外标的¹³C固体NMR分析中，在65ppm以上且66ppm以下无信号，并且在24ppm以上且27ppm以下有信号；或者分别在65ppm以上且66ppm以下以及24ppm以上且27ppm以下有信号，并且24ppm以上且27ppm以下的信号的强度比65ppm以上且66ppm以下的信号的强度的2倍大。

本发明的光学麦克风具有：接收部，其包含由上述任一项所述的二氧化硅多孔体构成的光声传播介质部，声波从上述接收部的周围的空间入射并在上述光声传播介质部传播；检测部，其通过射出透过上述二氧化硅多孔体的波长的光、并透过传播上述声波的光声传播介质部，由此检测出被上述声波调制后的光并输出检测信号；以及换算部，其将上述检测信号换算成声压并输出接收信号。

本发明的二氧化硅多孔体的制造方法包含以下工序：通过在溶剂中混合四甲氧基硅烷和二异丁基二甲氧基硅烷而得到溶胶的工序；通过在上述溶胶中加入水并保持规定的时间而得到凝胶的工序；以及从上述凝胶除去溶剂使其干燥的工序。

在某个优选的实施方式中，在上述得到凝胶的工序中，以1∶0.4以上且1∶1以下的质量比混合上述四甲氧基硅烷和上述二异丁基二甲氧基硅烷。

发明效果

根据本发明，通过在构成二氧化硅粒子的二氧化硅的硅上键合有异丁基，从而硅酸盐网络的柔软性高，并且致密性降低。因此，即使是与以往的二氧化硅多孔体同等的密度，也能够实现声速低的二氧化硅多孔体。此外，通过使用该二氧化硅多孔体作为光声传播介质部，从而可以实现灵敏度更高的光学麦克风。

附图说明

图1是表示本发明的二氧化硅多孔体的实施方式的结构的示意性立体图。

图2是表示图1所示的二氧化硅多孔体的贯通孔的剖面的示意图。

图3是对以往的使用TMOS的二氧化硅多孔体的合成方法进行说明的图。

图4是对实施方式的二氧化硅多孔体的合成方法进行说明的图。

图5是表示实施方式的二氧化硅多孔体的氮吸附等温线的图。

图6是表示利用BJH法由图5所示的氮吸附等温线A线计算出的结果的图。

图7表示利用BJH法由图5所示的氮吸附等温线B线计算出的结果的图。

图8是表示实施例1的二氧化硅多孔体的¹³C-DDMAS-NMR光谱的图。

图9是表示比较例2的二氧化硅多孔体的¹³C-DDMAS-NMR光谱的图。

图10是表示异丙氧基的¹³C-NMR的信号位置的图。

图11是表示用于调查实施例和比较例的二氧化硅多孔体的声速的非接触声速测定体系的构成的图。

图12是表示在图11所示的构成中进行了声速测定的二氧化硅多孔体的范围的图。

图13是表示在图11所示的构成中利用示波器观察到的波形的一个例子的图。

图14是表示在由图11所示的构成得到的测定结果中显示最大振幅值的测绘图的一个例子的图。

图15是表示在由图11所示的构成得到的测定结果中显示最大振幅值的时间的测绘图的一个例子的图。

图16是表示在由图11所示的构成得到的测定结果中求出声速的图表的一个例子的图。

图17是表示实施例1的二氧化硅多孔体和比较例1的二氧化硅多孔体的光透射率的图。

图18是表示实施例中DIBDMS的配合比与所得的二氧化硅多孔体的光透射率的关系的图。

图19是表示实施例中DIBDMS的配合比与所得的二氧化硅多孔体的声速的关系的图。

图20是在实施例中求得具有各种密度的二氧化硅多孔体的衰减率的实验结果，并且表示二氧化硅多孔体的传播距离与最大振幅值的关系的图。

图21是表示实施例和比较例中的声速与衰减率的关系的图。

图22是表示实施例和比较例中的1/(声速)³与衰减率的关系的图。

图23是表示本发明的光学麦克风的实施方式的构成的图。

图24是表示二氧化硅多孔体的密度与声速的关系的图。

具体实施方式

本申请发明人对二氧化硅多孔体的结构与其物性的关系进行了详细地研究。其结果发现：声速比空气小的特征与二氧化硅多孔体的细孔结构有关。此外，发现：通过使用TMOS和二异丁基二甲氧基硅烷(Diisobutyldimethoxysilane：以下，简写为DIBDMS)作为原料，从而得到具有与以往的二氧化硅多孔体同程度的密度并且具有比以往小的声速的新型二氧化硅多孔体。DIBDMS的结构如以下的(化学式2)所示。以下，对本发明的二氧化硅多孔体和光学麦克风的实施方式进行详细地说明。

(第1实施方式)

以下，对本发明的二氧化硅多孔体的实施方式进行详细地说明。

图1是示意性表示本实施方式的二氧化硅多孔体5的结构的图。如图1所示，二氧化硅多孔体5具有三维地连接多个二氧化硅粒子6而成的结构。一般认为二氧化硅粒子6彼此以规定的键能键合。二氧化硅粒子6具有几nm～几十nm左右的粒径的球状。为了实现其声速比空气小，优选使二氧化硅粒子6的粒径为3.5nm以上；为了具有100m/s以下的声速，优选使二氧化硅粒子6的粒径为8nm以上。此外，在使用二氧化硅多孔体5作为光声传播介质部的情况下，从光的透射性的观点出发，二氧化硅粒子6的粒径优选为20nm以下。“粒径”是使用X射线小角散射(RigakuCorporation制·试样水平型强力X射线衍射装置RINT-TTR III)利用透射法进行测定、并使用分析软件NANO-Solver求得的平均尺寸。在分析软件NANO-Solver中，将散射体模型设为球，粒子设为SiO₂，基质(matrix)设为Air进行使用。

二氧化硅多孔体5中，被三维地连接的多个二氧化硅粒子6之间形成空隙。图2是表示二氧化硅多孔体5的空隙的一部分的示意性剖面图。空隙在二氧化硅多孔体5内连续，其整体形成贯通孔7。如图2所示，贯通孔7包含多个空腔部1(第二细孔)和位于空腔部1之间的多个缩颈部(第二细孔)2。空腔部1是通过三维且无规地连接二氧化硅粒子6而形成的贯通孔7的内径相对较大的部分，缩颈部2是内径相对较小的部分。如图2所示，缩颈部2的内径L2比空腔部1的内径L1小。优选使缩颈部2的内径L2比空气的平均自由行程小。在此，“内径是指在后述的细孔分布测定中用BJH法分析的结果所得的、试样中存在比例最多的细孔径。

在缩颈部2的内径L2比空气的平均自由行程小的情况下，声波无法在充满二氧化硅多孔体5的贯通孔7的空气中传播。因此，在本实施方式的二氧化硅多孔体5中，认为声波不在充满细孔的空气中传播而在由二氧化硅粒子6构成的骨架中传播。

空气的平均自由行程依赖于压力和温度。在此，“缩颈部2的内径L2比空气的平均自由行程小”是指在使用二氧化硅多孔体5的温度和压力下“缩颈部2的内径L2比空气的平均自由行程小”。

例如，在常温常压下使用二氧化硅多孔体5的情况下，空气的平均自由行程为约68nm。因此，优选使缩颈部2的内径L2小于68nm。

在实用上，在50000Pa以上且120000Pa以下的压力及-20℃以上且200℃以下的温度范围下使用采用了本实施方式的二氧化硅多孔体5的光学麦克风的情况下，在这些压力和温度范围下，空气的平均自由行程大于约50nm且180nm以下。因此，只要缩颈部2的内径L2为50nm以下，即可在这些温度及压力范围使用。即，二氧化硅多孔体5的缩颈部2的内径L2优选为50nm以下。

二氧化硅多孔体5的密度优选为100kg/cm³以上且300kg/m³以下。在密度大于300kg/m³的情况下，难以制作具有均一物性的二氧化硅多孔体5。此外，在密度小于100kg/cm³的情况下，二氧化硅多孔体5质脆而容易破裂，难以确保充分的强度。在此，“密度”是二氧化硅多孔体5的质量与二氧化硅多孔体5的体积之比。无论是开气孔还是闭气孔，二氧化硅多孔体5的体积均包括细孔。

接着，对本实施方式的二氧化硅多孔体5的化学结构进行说明。二氧化硅多孔体5的二氧化硅粒子6由硅氧烷键的一部分被异丁基取代了的二氧化硅化合物构成。更具体而言，该二氧化硅化合物具有硅酸盐四面体与相邻的硅酸盐四面体共有氧原子并形成网状结构的二氧化硅(SiO₂)骨架，在二氧化硅骨架的硅(Si)上键合有异丁基(CH₂CH(CH₃)₂)。将上述的网状结构也称作“硅酸盐网络”。二氧化硅中只要含有结合了异丁基的硅，结合了异丁基的硅与未结合异丁基的硅的比例就没有特别的限制。但是，为了实现具有与具有同程度的密度的以往的二氧化硅多孔体相比充分小的声速的二氧化硅多孔体5，结合了异丁基的硅与未结合异丁基的硅的元素比优选为1∶2200～1∶400的范围。此外，优选在硅上键合1个或2个异丁基，更优选键合2个异丁基。在二氧化硅多孔体5中，在研究结合了异丁基的硅与未结合异丁基的硅的比例时，例如可以使用²⁹Si-NMR分析。

未结合异丁基的硅，借助氧与邻接的硅键合而构成Si-O-Si键，或者与羟基(OH)键合。也可以与来自起始原料(溶剂)的乙氧基(OCH₂CH₃)键合。或者，还可以利用疎水化处理与烷基甲硅烷基等键合。

具有这样的化学结构的二氧化硅多孔体5，例如可以通过使用TMOS和DIBDMS作为起始原料来合成。在说明二氧化硅多孔体5的制作方法之前，首先，对以往的二氧化硅多孔体的合成方法进行说明。

图3示出以往的二氧化硅多孔体的制作方法。以往的二氧化硅多孔体，例如使用TMOS作为起始原料并利用水解工序(S1)、缩聚工序(S2)及凝胶化工序(S3)来制作。如图3所示，在水解工序(S1)中，首先，TMOS的甲氧基水解，在硅上键合羟基。接着，在缩聚工序(S2)中，利用脱水缩合从具有羟基的2个硅上脱去水，形成Si-O-Si键。即，硅酸盐四面体的OH基与相邻的硅酸盐四面体的OH基发生缩聚反应(S2)，由此共有氧而结合，形成硅酸盐网络。然后，在凝胶化工序(S3)中，随着硅酸盐网络在整个溶胶液中不断形成，溶胶液的粘性变高，丧失流动性而发生凝胶化。

由于TMOS为4官能性，因此上述反应在4个甲氧基中发生。因此，认为4个甲氧基的大部分被变换为Si-O-Si键，未反应基团少，空隙小，构成硅酸盐网络。其结果推测为：二氧化硅粒子致密且质硬、并且二氧化硅多孔体的弹性模量变高。

与此相对，本实施方式的二氧化硅多孔体5使用TMOS和DIBDMS作为起始原料。通过在溶剂中混合TMOS和DIBDMS而生成溶胶，并通过在溶胶中加入水、保持规定的时间，由此进行TMOS和DIBDMS的烷氧基的水解、来自水解所生成的羟基的脱水缩聚以及由聚合的生长所致的凝胶化。然后，与以往同样，利用超临界干燥从凝胶除去溶剂，使其干燥而得到二氧化硅多孔体5。溶剂可以使用例如乙醇等。此外，溶胶化例如通过在70℃的温度下放置24小时来进行。

在利用上述反应的二氧化硅多孔体5的合成中，如图4所示，DIBDMS具有2个甲氧基和2个异丁基，因此DIBDMS中对水解和缩聚有帮助的只有2个甲氧基。在使这些起始原料水解的情况下，DIBDMS的异丁基未被水解，无法进行缩聚反应。此外，由于因DIBDMS的异丁基而产生的位阻，DIBDMS难以进行缩聚反应，凝胶化进行迟缓。因此，二氧化硅粒子大幅生长。此外，凝胶化后，所得的二氧化硅粒子中，来自DIBDMS的硅最多也只能形成2个Si-O-Si键，硅的其他2个连接位置结合异丁基。即，在构成硅酸盐网络的硅的一部分上结合了异丁基。

本实施方式的二氧化硅多孔体的二氧化硅粒子含有与异丁基结合的硅，因此，与以往的二氧化硅粒子相比，二氧化硅网络中的Si-O-Si键的数目变少，硅酸盐网络的柔软性高，并且致密性降低。因此，二氧化硅多孔体5的弹性模量降低，声速降低。

此外，在用气体置换凝胶化的二氧化硅的溶液时，由于硅酸盐网络的柔软性高，因此干燥时二氧化硅多孔体5的结构被破坏的情况得到抑制。因此，使由结构破坏所致的二氧化硅粒子的白浊受到抑制，本实施方式的二氧化硅多孔体具有高透射率。由于这样的特征，本实施方式的二氧化硅多孔体5与具有相同密度的以往的二氧化硅多孔体相比，声速较小。因此，能够实现具有与以往的二氧化硅多孔体同程度的密度并且具有比以往小的声速的二氧化硅多孔体。

此外，如以下的实施例中具体地说明的那样，根据本实施方式的二氧化硅多孔体，声速小，声波的衰减率也小。因此，在使用本实施方式的二氧化硅多孔体作为光学麦克风的光声传播介质的情况下，通过使声速减小，可以提高光学麦克风的灵敏度，并且可以提高光学麦克风的效率。

另外，还可考虑作为像异丁基那样不形成水解及Si-O-Si键的取代基，使用具有烷基等其他取代基的烷氧基硅烷作为起始原料。但是，如在以下的实施例中说明的那样，在使用具有异丁基以外的取代基的烷氧基硅烷作为起始原料的情况下，未能得到具有与本实施方式的二氧化硅多孔体相当的小的声速及小的密度的二氧化硅多孔体。

本实施方式的二氧化硅多孔体5的二氧化硅粒子是否包含具有异丁基的硅，例如可以适合通过¹³C固体NMR分析进行判断。如以下的实施例中详细地说明的那样，在以四甲基硅烷作为外标的情况下，本实施方式的二氧化硅多孔体5中在24ppm以上且27ppm以下出现与硅键合的异丁基的信号。作为在该范围具有信号的其他碳的种类，可列举与硅键合的异丙氧基。但是，由于与硅键合的异丙氧基(O-iPr)在65ppm～66ppm也具有信号，因此，通过有无在65ppm～66ppm出现信号，从而可以适合地区分异丙氧基和本实施方式的二氧化硅多孔体中的异丁基。

具体而言，在以四甲基硅烷作为外标的¹³C固体NMR的分析中，在65ppm以上且66ppm以下无信号并且在24ppm以上且27ppm以下有信号的情况下，二氧化硅粒子具有异丁基。此外，在分别在65ppm以上且66ppm以下以及24ppm以上且27ppm以下有信号、并且24ppm以上且27ppm以下的信号的强度为65ppm以上且66ppm以下的信号的强度的2倍以上的情况下，由于在二氧化硅粒子上含有比异丙氧基更多的异丁基，因此，也可以鉴定为本实施方式的二氧化硅多孔体。

在本实施方式的二氧化硅多孔体的二氧化硅粒子中，在49ppm～50ppm附近未看到来自甲氧基的信号。以下就该点进行详细地说明。

以下，制作本实施方式的二氧化硅多孔体，并对测定的各种特性的结果进行说明。

(实施例)

1.实施例1的二氧化硅多孔体的制作

经由水解(S1)、缩聚(S2)、凝胶化(S3)以及干燥(S4)各工序制作大小10mm×10mm×厚度5mm的二氧化硅多孔体。

首先，将市售(东京化成工业株式会社制)的TMOS和市售(Gelest公司制)的DIBDMS混合，投入到乙醇中。充分混合，为了水解工序(S1)和缩聚工序(S2)，向所得的溶胶液中加入水。本实施例中为了得到催化效果而使用0.01N的氨水。将这些配合比(质量比)示于表1中。配合后，加入到密闭的容器内，在70℃的恒温槽内保持24小时。由此，进行TMOS及DIBDMS的水解和缩聚，此外，进行溶胶液的凝胶化(S3)。24小时后，生成分散有TMOS和DIBDMS的脱水缩合产物的湿润凝胶。

TMOS等硅的醇盐可溶于醇，但不溶于水。因此，乙醇除具有调整密度的作用以外，还具有均匀地混合TMOS和水的作用。为了增大所得的多孔体的密度，而减小乙醇的配合比率。为了使密度高于300kg/m³，需要使乙醇的配合比率非常小，但是由于未使水均匀地混合因而难以制作均匀的湿润凝胶。此外，为了减小密度并使声速降低，理想地密度为小于300kg/m³。

然后，通过将湿润凝胶在乙醇中浸渍约24小时，对氨水、作为反应物的甲醇等进行洗涤、除去。接着，进行疎水化处理。疎水化处理液通过将38g的二甲基二甲氧基硅烷(以下，称为DMDMS)、38g的乙醇、2.05g的水及5.55g的1N的氨水混合来制作。在制得的疎水化处理液中浸渍湿润凝胶，使其在70度反应过夜。疎水化处理后，丢弃处理液，在新的乙醇中浸渍24小时，进行未反应物的洗涤。然后，使用二氧化碳，在17MPa、80度的条件下，利用超临界干燥进行干燥(S4)，得到作为干燥凝胶的二氧化硅多孔体。将所得的试样作为实施例1。

2.比较例1～7的二氧化硅多孔体的制作

利用与实施例1同样的方法，制作仅以TMOS作为起始原料的比较例1、3；以TMOS和DIBDMS作为起始原料的比较例2；以TMOS和二甲基二甲氧基硅烷(化合物1，下述(化学式3))、1，5-二乙氧基六甲基硅氧烷(化合物2，下述(化学式4))、苯甲酰氧基丙基三甲氧基硅烷(化合物3，下述(化学式5))或十六烷基三甲氧基硅烷(化合物4，下述(化学式6))作为起始原料的比较例4～比较例7。各比较例中使用的起始原料、乙醇、氨水的配合比如表1所示。

【表1】

3.实施例1的二氧化硅多孔体的细孔测定

为了对实施例1的二氧化硅多孔体的结构进行研究，首先，着眼于二氧化硅多孔体的细孔结构。图5中示出实施例1的密度为约110kg/m³的二氧化硅多孔体在77K下的氮吸附等温线。“氮吸附等温线”是指将材料设为一定温度(本实验中为77K)，并测定压力和吸附量的变化而得的图表。

图5的横轴表示平衡压力除以饱和蒸气压而得的相对压(P/P₀)，为0～1的值。在P/P₀≈1时，意味着吸附气体在试样管内冷凝。即，吸附等温线是：在低于饱和蒸气压的压力下固体和吸附分子的相互作用力起作用，开始吸附、冷凝，对比气相高的被吸附物密度进行测定而得的曲线。图5的纵轴表示吸附量，以标准状态(0℃、1气压)下的气体的体积V₀/cm³(STP)g^-1来表示。

将二氧化硅多孔体在真空下加热到110℃后，使用Bell Japan，Inc制BELSORP-mini II，进行氮吸附等温线的测定。

图5中的A线是以氮气在细孔中的毛细管冷凝过程进行评价的测定值，B线是以在细孔冷凝了的液氮的蒸发过程进行评价的测定值。这样，显示在毛细管冷凝过程和蒸发过程不同的测定值的吸脱附滞后通常暗示着不同直径的细孔连结。

由此可以推定：如图2所示，二氧化硅多孔体的细孔具有连结空腔部1和缩颈部2的葫芦型的结构。

在吸附过程中，通过从空腔部1开始氮吸附，从而空腔部1的细孔径L1支配吸附过程。另外，认为在蒸发过程中，从缩颈部2开始脱离，缩颈部2的细孔径L2支配蒸发过程。

由图5所示的A、B的氮吸附等温线，利用BJH法计算各自的细孔分布。BJH法是在1951年由Barrett、Joyner和Halenda提出的一般被广泛使用的细孔分布的分析手法。

图6表示利用BJH法从图5的A线求得的计算结果，图7表示利用BJH法从图5的B线求得的计算结果。图6和图7的横轴表示细孔半径，纵轴表示细孔体积。

如图6所示，利用BJH法的计算结果，从A线求得的细孔半径具有以约34nm为中心的分布。即，34nm的峰表示试样中存在比例最多的细孔的半径。因此，将试样中存在比例最多的细孔的半径定义为该试样的细孔的半径。

如图7所示，从B线求得的细孔半径具有以约11nm为中心的分布。与图6同样，该11nm是试样中存在比例最多的细孔的半径，因此，从B线求得的细孔半径为11nm。

由这些结果可以确认细孔的直径(内径)，即细孔分布为：空腔部1是具有以约68nm为中心的分布的直径(内径)的细孔，与空腔部1相连的缩颈部2是具有以约22nm为中心的分布的直径(内径)的细孔。

即，对于实施例1的二氧化硅多孔体的细孔而言，确认了虽然其为细孔，但是被细孔径比空气的平均自由行程小的缩颈断续地隔开，并且声波几乎不能在细孔中的空气中传播。这是二氧化硅多孔体的声速比空气迟缓的重大原因之一，作为声速迟缓的二氧化硅多孔体的结构的重要的条件。

4.实施例1和比较例2的二氧化硅多孔体的¹³C固体NMR的测定

进行了实施例1和比较例2的二氧化硅多孔体的¹³C固体NMR分析。¹³C固体NMR的测定是：对置于磁场中的物质中的原子核与特定的波长的电磁波共振的现象进行观测并对分子的结构等进行研究的分析方法。NMR信号的化学位移是受原子附近的电子密度分布影响的参数，反映分子的局部立体结构。若测定某个分子的构成原子的化学位移，则可以推定该分子的立体结构。

测定使用具有VARIAN公司制的7mm CPMAS探针的VARIAN公司制UNITY INOVA400。测定在室温下进行。利用魔角旋转法(Magic AngleSpinning，简称为MAS)使其以4KHz的转速旋转。在固体NMR的情况下，因置于磁场的粒子的方向各种各样，因而具有化学位移的各向异性，信号的线宽广。因此，试样在相对于磁场的方向倾斜54.7°(魔角)的轴的周围高速旋转，进行测定。由此，能够消除各向异性，使信号变得尖锐。

观测角为¹³C。观测频率为100.567MHz，在外标法中使用四甲基硅烷作为位移基准物质，设为0ppm。信号的调入时间为0.05sec，观测宽度为40KHz，观测中心为20ppm附近。脉冲系列为Dipole decoupling(DD)，接触时间为4msec。观测在45°脉冲下进行2.5μs。测定的重复时间为120sec，累计次数进行2600次。

图8是实施例1的二氧化硅多孔体的¹³C-DDMAS-NMR光谱。图8的纵轴表示信号强度，横轴表示化学位移。图8中一并示出归属于横轴的化学位移的值的分子结构。以下，对归属于各个化学位移的值的分子结构进行说明。

在化学位移17ppm～18ppm及60ppm～62ppm出现的信号C和信号A来自乙氧基(OC₂H₅基)。在化学位移24ppm～27ppm出现的信号B来自异丁基。在化学位移49ppm～50ppm附近出现的信号D来自甲氧基(OCH3基)。在化学位移0ppm附近出现的信号E来自甲基(CH₃基)。

从图8所示的¹³C-DDMAS-NMR光谱可以观测4个信号A、B、C、E。在此，在能够确认到噪音强度(基线)的2倍以上的信号强度时，判定能够观测到信号。

在图8所示的¹³C-DDMAS-NMR光谱中出现的4个信号归属于3种分子结构。具体而言为在化学位移为0ppm附近具有信号的甲基(信号E)、在化学位移24ppm～27ppm有信号的异丁基(信号B)、以及在化学位移17ppm～18ppm和60ppm～62ppm有信号的乙氧基(信号A和C)三种。

以下，对各个信号进行考察。首先，进行测定的实施例1的试样是经过洗涤和干燥工序的二氧化硅多孔体。因此，很难认为作为起始原料的、挥发性液体即未反应的TMOS和DIBDM、疎水化处理液中含有的DMDMS、溶剂乙醇以在¹³C-NMR测定中能够观测到比噪音强度更强的信号的程度包含在实施例1的试样中。因此，可以排除这些物质独立地包含于实施例1的试样中的可能性。

首先，由具有甲基的信号E可以推测用于疎水化处理的DMDMS与硅酸盐网络的末端基键合。此外，由具有乙氧基的信号A、C可以推测溶剂乙醇通过水解、与硅酸盐网络缩聚而键合。此外，由具有异丁基的信号B可以推测DIBDMS形成了硅酸盐网络。

另一方面，甲氧基的信号D在化学位移49ppm～50ppm附近出现。但是，在图8中并未观测到相应的信号。由此可见，在起始原料TMOS和DIBDMS中存在的甲氧基被水解成OH基或者再通过脱水缩合而形成Si-O-Si键，以观测到信号的程度残留在二氧化硅多孔体中。由以上的考察可以推定实施例1的二氧化硅多孔体在构成二氧化硅粒子的二氧化硅的硅上结合有异丁基。

图9是比较例2的二氧化硅多孔体的¹³C-DDMAS-NMR光谱。

图9中在化学位移24ppm～27ppm的位置未出现信号B。由此可以推定比较例2的二氧化硅多孔体在构成二氧化硅粒子的二氧化硅的硅上未结合异丁基。

表2表示由实施例1和比较例2的¹³C-DDMAS-NMR光谱的信号强度求得的官能团的比例。由于碳数因官能团的不同而异，因此用百分率表示以官能团中含有的碳数进行标准化后的强度。此外，由于乙氧基中出现2个信号(A、C)，因此使用2个信号的积分强度的平均。

【表2】

由表2可认为：在构成实施例1的二氧化硅多孔体的二氧化硅中，异丁基比来自溶剂的乙氧基少，二氧化硅的键合位置大多键合有基于疎水处理的DMDMS。此外，可认为：在构成比较例1的二氧化硅多孔体的二氧化硅中，被认为是来自起始原料的TMOS和DIBDMS的甲氧基与来自溶剂的乙氧基同程度地存在。

另外，如上所述，作为在24ppm～27ppm出现信号的化学种类，除了异丁基以外，还可列举异丙氧基。图10表示非专利文献2中公开的异丙氧基的信号的化学位移。如图9所示，异丙氧基在24ppm～27ppm(图10中在25.36ppm为13号)以及65ppm～66ppm(图10中在65.72ppm为12号)出现信号。24ppm～27ppm的信号与65ppm～66ppm的信号的比为2∶1。这是由于，24ppm～27ppm的信号是将来自二个C的信号累计而得的结果，与此相对，65ppm～66ppm的峰是将来自一个C的信号累计而得的结果。由此暗示着：在65ppm～66ppm和24ppm～27ppm这两者出现信号的情况下，试样中存在异丙氧基。此外，在24ppm～27ppm的信号的强度比65ppm～66ppm的信号的强度的2倍大的情况下，超出2倍的强度来自异丁基。因此，该情况下表示除存在异丙氧基外还存在异丁基。

在实施例1的情况下，如图8所示，由于在65ppm～66ppm附近未观测到信号，因此可知在二氧化硅多孔体中不存在异丙氧基。但是，在制作本实施方式的二氧化硅多孔体时使用异丙醇作为溶剂的情况下，由硅酸盐网络构成的二氧化硅与异丙醇反应，认为异丙氧基存在于二氧化硅多孔体中。在该情况下，通过测定在上述65ppm～66ppm及24ppm～27ppm有无信号以及其强度比，可以判断二氧化硅多孔体中是否含有异丙氧基以及是否含有异丁基。

5.在实施例1和比较例1～7的二氧化硅多孔体中传播的声波的声速测定

对制得的二氧化硅多孔体的声速进行测定。首先，对声速测定的方法进行说明。图11是使用激光多普勒振动计(Laser Doppler Vibrometer，以下，简称为LDV)的非接触声速测定体系的构成图。如图11所示，在入射声波的面以外的对置的2个面，利用透光性的透明丙烯酸板11和具有镜面的支撑体12夹持制得的二氧化硅多孔体5，进行保持。从配置在透明丙烯酸板11侧的LDV14(Polytec公司制：OFV3001)的头部(head)13(Polytec公司制：OFV353)射出的激光透过二氧化硅多孔体5，被支撑体12的镜面反射，再度投向二氧化硅多孔体5，回到LDV头部13。LDV头部13可以随同二氧化硅多孔体的测定点任意地移动。利用示波器15(Tektronix公司制：TDS744A)观测由LDV14得到的信号。

利用函数发生器16(NF公司制：1930)产生由频率为40kHz的正弦波1波形成的猝发信号，将生成的信号在发射放大器17(Pioneer制：M-10X)放大，从高频扬声器18(Pioneer公司制：PT-R4)使由猝发信号产生的声波振动。高频扬声器18配置在距离二氧化硅多孔体5的入射声波的面约210mm的位置。

还将从函数发生器16生成的猝发信号作为触发电路输入到示波器15中。

图12表示图11所示的非接触声速测定体系的测定范围。图12是图11中从头部13侧观察二氧化硅多孔体5的图。二氧化硅多孔体5的声波入射中心点19是二氧化硅多孔体5的声波入射面的中心点。取声波入射中心点19为原点，以与声波的传播方向平行的方向作为x方向。此外，以与声波的传播方向垂直的方向为y方向。在自声波入射中心点19起x方向上为10mm、y方向上为±2mm的范围，以0.2mm的间距透射激光，进行测定。

测定声波入射面的中心部的理由为其比其他部分更远离二氧化硅多孔体5和透明丙烯酸板11的边界。在二氧化硅多孔体5内传播的波被透明丙烯酸板11反射。因此，在二氧化硅多孔体5和透明丙烯酸板11的边界附近，传播波和反射波混合存在，难以测量准确的声速。

图13表示在输入脉冲状的声波信号的情况下用示波器15观测在二氧化硅多孔体5的任意1点上利用LDV测定的输出时间波形的结果。图13中，横轴表示示波器15的测定时间，纵轴表示检测的信号的振幅(50次的平均值)。由观测的信号的最大振幅的到达时间可以计算出距离从高频扬声器18振动猝发波的时间，可以换算成在头部13测得的声波的速度v。此外，纵轴可以换算成声波的振幅。

图14是将在测定范围内以0.2mm的间距测得的在各测定点的最大振幅值进行测绘图化后的图。图14中从左侧入射声波。通过颜色的深浅来表示最大振幅值的大小。颜色深的部分振幅值大，颜色浅的部分振幅值小。由图14可知，颜色的深浅不依赖于测定点(位置)而进行分布。

图15是将在各测定点得到的最大振幅值的时间进行测绘图化后的图。由图15可知，测定最大振幅值的时间在y轴方向大致一定，在x轴方向随着远离高频扬声器18而发生变化。由此可知，与y轴方向平行地传播声波。

由图14和图15可知，入射到二氧化硅多孔体5的声波在测定的范围内大致以平面波的形式在二氧化硅多孔体中传播。

图16是在自声波入射中心点19起x方向上偏离10mm的与y轴平行的直线上以0.2mm的间距测得的结果，纵轴表示从声波入射中心点19到测定点的距离，横轴表示得到最大振幅值的时间。该图表的斜率成为声速。如图16所示，将测定结果近似成直线，求得斜率。由斜率可知实施例1的二氧化硅多孔体的声速为约49m/s。

比较例1～比较例7的二氧化硅多孔体的声速也同样地求得。结果如表3所示。

【表3】

6.实施例1和比较例1～7的二氧化硅多孔体的光透射率的测定

对制得的实施例1和比较例1～7的二氧化硅多孔体的光透射率进行了测定。光透射率的导出并非直线透射率，而对透射光积分而求得。测定使用日立制U-4000型分光光度计。该分光光度计用积分球接收透射光。表3中示出632nm的透射率。此外，图17中示出实施例1和比较例3的300nm～2000nm的波长范围的光透射率。如图17可知，与比较例3的二氧化硅多孔体相比，实施例1的二氧化硅多孔体尤其在1300nm以下的波长范围的光透射率增大。

7.实施例1和比较例1～7的二氧化硅多孔体的密度的测定

对制得的实施例1和比较例1～7的二氧化硅多孔体的密度进行了测定。密度以重量除以其体积而求得。重量使用电子天平(METTLERTOLEDO公司制AB204-S)进行测定。此外，二氧化硅多孔体使用大小10mm×10mm×厚度5mm的模具进行制作，由于存在因干燥工序而发生若干收缩的样品，因此使用测长显微镜测定4条边的长度和厚度，并使用其平均值计算出体积而求得。测定结果如表3所示。

8.测定结果的考察

由表3可知，与具有相同的密度的比较例1和比较例6的二氧化硅多孔体相比，实施例1的二氧化硅多孔体具有较小的声速。随着密度变小，二氧化硅多孔体中的贯通孔的比例增加，并且会使其变脆，因此可知，实施例1的二氧化硅多孔体与比较例1等以往的二氧化硅多孔体相比具有同程度的密度，并且能够实现更小的声速。认为这是由于，不形成Si-O-Si键的异丁基与构成二氧化硅多孔体的二氧化硅粒子的二氧化硅的硅键合，因此二氧化硅粒子的致密性降低，与以往相比，二氧化硅多孔体的密度和弹性模量降低，声速降低。

此外，就实施例1的透射率而言，与比较例1的二氧化硅多孔体相比具有较高的透射率。认为这是由于，在用气体置换凝胶化的二氧化硅的溶液时，硅酸盐网络的柔软性高，因此干燥时二氧化硅多孔体的结构受到破坏的情况得到抑制，抑制由结构破坏所致的二氧化硅粒子的白浊。透射率高这一特征在二氧化硅多孔体用作光声传播介质时特别有利。例如，实施例1的二氧化硅多孔体可以适合用于收取声波并用光检测由声波产生的二氧化硅多孔体的形变的光学麦克风。例如，在光学麦克风的光声传播介质使用实施例1的二氧化硅多孔体和比较例1的二氧化硅多孔体的情况下，与使用比较例1的情况相比，使用实施例1的光学麦克风的输出功率为1.26，光学麦克风的灵敏度提高约30％左右。

比较例4～7使用具有不发生水解的取代基的硅烷或硅氧烷作为起始原料来制作。在制作二氧化硅多孔体的过程中，具有不产生在水解及其后形成的Si-O-Si键的取代基这一点上，这些化合物(化学式3)～(化学式6)可以说具有与实施例1的DIBDMS类似的性质。但是，比较例4～7的二氧化硅多孔体未能具有与实施例1的二氧化硅多孔体相当的低密度和小的声速。详细的理由尚不明确，认为不发生水解的取代基的大小(体积大小)、立体的结构与密度和声速小的二氧化硅多孔体的形成有关。

此外，比较例2的二氧化硅多孔体虽然使用TMOS和DIBDMS作为起始原料，但未得到与实施例1的二氧化硅多孔体相当的小的密度和声速。图9所示的¹³C-DDMAS-NMR光谱显示未观测到归属于异丁基的信号，因此密度和声速未变小的理由被认为是比较例2的二氧化硅多孔体的二氧化硅粒子的硅未结合异丁基。

虽然详细的理由尚不明确，但能认为或许是由于在比较例2中作为起始原料添加的DIBDMS低至TMOS的10％的缘故。推测或许是：在起始原料中的DIBDMS的比例少的情况下，由于因异丁基所产生的位阻，而与在DIBDMS和TMOS之间发生缩聚相比，仅TMOS优先进行缩聚。

9.TMOS及DIBDMS的配合比与制得的二氧化硅多孔体的特性

为了研究出DIBDMS和TMOS的优选配合比，将TMOS和DIBDMS以1∶0、1∶0.1、1∶0.4、1∶1、1∶2.3的比例配合，利用与实施例1同样的方法制作二氧化硅多孔体，并利用上述方法测定声速和光透射率。配合比与光透射率的关系如图18所示。此外，配合比与声速的关系示于图19。

如图18所示，在配合比为1以下时，得到80％以上的光透射率，在配合比为2.3时，光透射率降低为70％。由此可见，从光透射率的观点出发，优选使TMOS与DIBDMS的配合比为1∶1以下，即在TMOS为1时以1以下的比例使用DIBDMS。

如图19所示，在配合比为0.4以上时，声速小于60m/s。如上所述，在DIBDMS的添加量为TMOS的10％的情况下，异丁基未与二氧化硅多孔体的二氧化硅键合，由此可见，从声速的观点出发，优选使配合比为0.4以上且2.3以下。

若考虑这些结果，则可知TMOS和DIBDMS的配合比优选为1∶0.4以上且1∶1以下。

10.二氧化硅多孔体的衰减率的测定

利用与实施例1、比较例1和比较例5同样的方法，制作用于测定衰减率的二氧化硅多孔体。在各个制造方法中，通过改变烷氧基硅烷(TMOS、DIBDMS等)与溶剂乙醇的配合比率，从而改变密度，制作具有各种声速的试样。

对制得的试样的衰减率进行了测定。使用图11所示的激光多普勒振动计在求出声速的测定体系进行衰减率的测定。将在自声波入射中心点19起在x方向偏离的距离设为x、在使用图13中求出的最大振幅值P的情况下，衰减率α可以由下述式(6)来表示。

P＝P₀e^-αx    (6)

图20是在自声波入射中心点19起在x方向上偏离10mm的与y轴平行的直线上以0.2mm的间距测定的结果，横轴表示从声波入射中心点19到测定点的距离，纵轴表示最大振幅值。将测定结果近似为指数，求出衰减率α(Np/m)。将所求的衰减率按照α[dB/m]＝8.686×α[Np/m]进行换算。所求的的声速与衰减率的关系如图21所示。由图21可知，按照实施例1的方法制作的具有异丁基的二氧化硅多孔体(以○表示)显示随着声速变小、衰减率也变小的倾向。与此相对，比较例1和比较例5所制作的具有异丁基的二氧化硅多孔体(以●和×表示)显示出随着声速变小、衰减率变大的倾向。

通常，二氧化硅中的声波的衰减包括由散射所致的衰减和由吸收所致的衰减。由吸收所致的衰减主要由二氧化硅的粘性所致。据称，由该粘性所致的衰减与频率的平方成正比、与声速的立方成反比(日本声学会编、声工程学讲座8超声波(东北大教授中村编、P28-29)。

如上所述，本实施例的二氧化硅多孔体的粒径优选为20nm以下。衰减率的测定中使用的声波的频率为40KHz，声速为50m/s～100m/s，因此声波的波长为1.25nm～2.5nm左右。由此认为，在测定衰减率的条件下，与声波的波长相比，二氧化硅多孔体的粒径充分小，由散射所致的衰减非常小。即，认为，在按照实施例1的方法制作的具有异丁基的二氧化硅多孔体中，与由散射所致的衰减相比，由吸收所致的衰减为支配性的要因。

图22示出利用与实施例1、比较例1和比较例5同样的方法制作的二氧化硅多孔体的1/(声速)³与衰减率的关系。由图22可知，在利用与比较例1和比较例5同样的方法制作的二氧化硅多孔体中，衰减率与1/(声速)³大致成正比，与此相对，在利用实施例1的方法制作的二氧化硅多孔体中，衰减率不与1/(声速)³成比例，由此可以推测，利用与比较例1和比较例5同样的方法制作的二氧化硅多孔体具有与公知的二氧化硅同样的物理特性，利用实施例1的方法制作的二氧化硅多孔体具有与公知的二氧化硅不同的物理特性。

如图21和图22所示，根据以往的二氧化硅多孔体，若声速降低，则衰减率变大。即，根据现有技术，在想要通过减小二氧化硅多孔体的声速来改善音响装置的特性的情况下，会使声波的衰减变大、效率降低。与此相对，根据本实施方式的二氧化硅多孔体，即使声速变小，也可以相比以往减小衰减率。因此，如以下的实施方式中说明的那样，在将本实施方式的二氧化硅多孔体用于光学麦克风等各种音响装置的声传播介质的情况下，可以实现高灵敏度且高效率的音响装置。

(第2实施方式)

对本发明的光学麦克风的实施方式进行说明。图23是表示光学麦克风的实施方式的构成的概略图。图23所示的光学麦克风具有接收部120、检测部121和换算部110。

接收部120中，在接收部120的周围的空间传播的声波入射，将声波变换为光学特性上的波动。因此，接收部120包含具有凹部103a的基板103和以覆盖凹部103a的开口的方式被支撑的透明支撑板107。在由基板部103的凹部103a和透明支撑板107形成的空间配置由第1实施方式的二氧化硅多孔体构成的光声传播介质部102。此外，在凹部103a设有由光声传播介质部102的上表面102a规定的一个面的声导波路106。在基板103上设有用于向声导波路106入射声波的开口104。

检测部121用光来检测在接收部120产生的光学特性上的波动。具体而言，射出透过二氧化硅多孔体的波长的光，通过传播声波的光声传播介质部102，由此对被声波调制后的光进行检测。检测部121例如为激光多普勒振动计(简称为LDV)。

在空气中传播而来的声波沿着声波传播方向105从开口部104向声导波路106内传播。在声导波路106中传播的声波随着其传播而从光声传播介质部102的上表面102a入射到构成光声传播介质部102的二氧化硅多孔体中，在光声传播介质部102中传播。

从接收部120向光声传播介质部102照射的激光100透过透明支撑板107和光声传播介质部102，在基板103的凹部103a的底面103c反射。反射的激光100再度透过光声传播介质部102中，从光声传播介质部102射出，被头部108接收。在激光100通过光声传播介质部102中时，随着声波的传播，构成光声传播介质部102的二氧化硅多孔体的密度和折射率发生变化，激光100被这些变化进行调制。

被接收部120接受的激光100变换为电信号后，向检测部121中输出。检测部121处理电信号并将激光100中含有的调制成分作为检测信号向换算部110输出。换算部110将检测信号换算为声压并将接收信号输出。换算部110中的演算如以下所述。

由于在光声传播介质部102的内部传播的声波的声压，构成光声传播介质部的二氧化硅多孔体的体积V发生伸缩，产生体积变化ΔV。根据体积变化ΔV，二氧化硅多孔体52的折射率n仅变化Δn。这些关系由式(1)表示。

$\frac{\mathrm{\ΔV}}{V}=-\frac{\mathrm{\Δn}}{n-1}---\left(1\right)$

此外，在二氧化硅多孔体的内部，声波以声平面波进行传播，因此体积变化ΔV仅限于声波的前进方向的位移，因而式(2)成立。

$\frac{\mathrm{\ΔV}}{V}=-\frac{\mathrm{\Δl}}{l}=S---\left(2\right)$

在此，l为二氧化硅多孔体的声波传播方向的长度，Δl为由声波的传播产生的二氧化硅多孔体在声波传播方向的位移，S表示在声波传播方向的二氧化硅多孔体的形变。二氧化硅多孔体的内部的声压P可以利用形变S和二氧化硅多孔体的弹性常数E以式(3)来表示。

P＝-S×E    (3)

此外，弹性常数E可以使用二氧化硅多孔体的密度ρ和声速C以式(4)表示。

E＝C²×ρ    (4)

根据式(1)～(4)，二氧化硅多孔体的内部的声压P可以利用二氧化硅多孔体的密度ρ、声速C及折射率n、以及由头部108输出的电信号即位移输出ΔL或演算部109的输出即速度输出v以式(5)表示。

$P=-C^2\×\mathrm{\ρ}\×\frac{\mathrm{\Δn}}{n-1}$

$={-C}^2\×\mathrm{\ρ}\×\frac{n}{n-1}\·\frac{\mathrm{\ΔL}}{L}$

$=-C^2\×\mathrm{\ρ}\×\frac{n}{n-1}\·\frac{1}{L}\∫\mathrm{vdt}---\left(5\right)$

因此，若使用由演算部109输出的速度输出v，则可以测量声压P。此外，根据式(5)，在声压P一定时，二氧化硅多孔体的密度ρ和声速C越小，则位移输出ΔL越大。即，在应检测的声波一定时，二氧化硅多孔体的密度ρ和声速C越小，则位移输出ΔL越大、光学麦克风的检测灵敏度越高。

本实施方式的光学麦克风具有第1实施方式的二氧化硅多孔体作为光声传播介质部，因此光声传播介质部的声速小。因此，声波在光声传播介质部中传播时产生的声压的变化变大，输出值的振幅也变大。此外，光声传播介质部的透射率高。所以能够延长光路长L。因此，能够以高灵敏度检测声波。进而，第1实施方式的二氧化硅多孔体具有与以往的二氧化硅多孔体同程度的密度，并且声速小。此外，即使减小声速，也不会使衰减率变大。因此，与以往相比能够以高灵敏度实现高效率的光学麦克风。此外，在实现与以往同程度的灵敏度的情况下，可以使用密度比以往大的二氧化硅多孔体，因此可以实现容易处理且实用性优异的光学麦克风。

例如，使用实施例1和比较例1中制作的二氧化硅多孔体，对以式(5)求得的速度输出v的值进行比较。如表3所示，认为实施例1和比较例1的二氧化硅多孔体的密度为同等程度，折射率n为同等程度。此外，光路长L、声压为一定，密度ρ和声速C使用表3所示的各值，计算速度输出v。在比较例1中的输出为1时，实施例1的输出为1.26，输出值上升26％，可见灵敏度提高。

另外，本实施方式中使用激光多普勒振动计作为检测部121，但是也可以使用通过透过光声传播介质部来检测在光声传播介质部产生的光学性波动的其他检测装置、例如激光干涉计等对光中含有的调制成分进行检测。此外，接收部的结构不限于图23所示的结构。

产业上的可利用性

本发明的二氧化硅多孔体适合用作各种音响装置、光声装置的声传播介质。尤其作为光学麦克风的光声传播介质等有用。

符号说明

1    空腔部

2    缩颈部

5    二氧化硅多孔体

6    二氧化硅粒子

7    贯通孔

11   透明丙烯酸板

12   铝镜的底板

13   LDV头部

14   激光多普勒振动计

15   示波器

16   函数发生器

17   发射放大器

18   高频扬声器

19   声波入射中心点

100  激光

102  光声传播介质部

102a 光声传播介质部的上表面

103  基板

103a 基板的凹部

103b 基板的凹部的侧面

103c 基板的凹部的底面

104  开口部

105  声波传播方向

106  声导波路

107  透明支撑板

108  头部

109  演算部

110  换算部

120  接收部

121  检测部

Claims (5)

1.一种二氧化硅多孔体，其是二氧化硅粒子三维地连接而成的二氧化硅多孔体，

所述二氧化硅多孔体具有贯通孔，所述贯通孔包含比空气的平均自由行程小的第1细孔和比所述第1细孔大的第二细孔，

所述二氧化硅多孔体具有100kg/m³以上且300kg/m³以下的密度，

在构成所述二氧化硅粒子的二氧化硅的硅上键合有2个异丁基。

2.根据权利要求1所述的二氧化硅多孔体，其中，所述二氧化硅多孔体不包含甲氧基。

3.一种光学麦克风，其具有：

接收部，其包含由权利要求1或2所述的二氧化硅多孔体构成的光声传播介质部，声波从所述接收部的周围的空间入射并在所述光声传播介质部中传播；

检测部，其通过射出透过所述二氧化硅多孔体的波长的光、并透过传播所述声波的光声传播介质部，由此检测出被所述声波调制后的光并输出检测信号；以及

换算部，其将所述检测信号换算成声压并输出接收信号。

4.一种权利要求1或2所述的二氧化硅多孔体的制造方法，其包含以下工序：

通过在溶剂中混合四甲氧基硅烷和二异丁基二甲氧基硅烷而得到溶胶的工序；

通过向所述溶胶中加入水并保持规定的时间而得到凝胶的工序；以及

从所述凝胶除去溶剂使其干燥的工序。

5.根据权利要求4所述的二氧化硅多孔体的制造方法，其中，在所述得到溶胶的工序中，以1：0.4以上且1：1以下的质量比混合所述四甲氧基硅烷和所述二异丁基二甲氧基硅烷。