強度を高めた金属が、建物や車の可能性を広げる

スカイツリーに使われた鉄骨

東京スカイツリーの主な建築材料は鉄骨です。スカイツリーより50年以上前に造られた東京タワーも鉄骨で造られていますが、もし東京タワーと同じ鉄骨を使っていたら、スカイツリーは634mの高さを成し遂げられなかったでしょう。スカイツリーには現代の標準的な鉄骨よりも、さらに強度を上げた鉄骨が使われているのです。

混ぜたり、細かくしたり

金属の強度を上げるには、いくつかの方法があります。例えば、航空機に使われているジェラルミン合金は、アルミの中に銅を混ぜて温度を上げることで内部にある種の化合物が生成され、強度が上がります。金属の結晶を細かくするのも一つの方法です。フライパンやパイプ椅子などの身の回りにある金属は髪の毛程度以上の大きさの結晶で構成されています。結晶を数百ナノメートルにまで小さくすると、結晶粒の境界面積が増えることで変形しにくく強くなります。
しかし金属に限らず材料は、強くなると伸びがなくなり、折れやすくなります。レースで使用されるような自転車はフレームがカーボンでできているため、軽くて強度が高い一方で、何かに強く当たったら曲がることなく折れてしまいます。鉄製フレームの汎用的な自転車は、まずは曲がるので、いきなり折れることはありません。材料は、用途によって優先するのは強度なのか伸びなのかを選択して、それに合った特性を引き出すように作られるのです。

車の燃費をあげる

車のボディに使われている金属の強度がもしも10倍にまで上げられたとしたら、その分ボディの厚みを薄くできるので、全体の金属の使用量が少なくなります。車の燃費は車両重量が軽いほど向上するため、よりエネルギー消費の少ない車が実現できるでしょう。鉄骨材料は牛乳よりも安い1kgあたり100円を下回る単価であるため、生活のあらゆるところで使用されています。強度を高めることで使用量を減らせれば、社会全体への影響はとても大きなものになるのです。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

※夢ナビ講義の内容に関するお問い合わせには対応しておりません。

先生情報 / 大学情報

金沢大学理工学域物類機械工学類准教授宮嶋陽司先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

機械工学、材料工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

最近は調べれば情報が豊富に得られることもあり、効率ばかりを求める傾向があるような気がしています。しかし、効率ばかり求めるのではなく、まずは何も考えずにやってみましょう。教科書に書いてあるから研究しても無駄じゃないかと思うことでも、やってみると教科書の方が間違っていることもあります。
私の場合は回り道をしながら自分の夢に近づいていきましたが、その分、いろいろな勉強をして知識を広く持つことができました。短期的には無駄に思えても、長期的にみると良いということもあるものです。

先生への質問

先生の学問へのきっかけは？
先輩たちはどんな仕事に携わっているの？

金沢大学に関心を持ったあなたは

金沢大学は150年以上の歴史と伝統を誇る総合大学であり、日本海側にある基幹大学として我が国の高等教育と学術研究の発展に貢献してきました。本学が位置する金沢市は、日常生活にも伝統文化が息づき、兼六園などの自然環境に恵まれ、学生が思索し学ぶに相応しい学都です。江戸時代から天下の書府とも呼ばれ、伝統の中に革新を織り交ぜて発展してきた創造都市とも言えます。「創造なき伝統は空虚」との警句を胸に刻み、地域はもとより幅広く国内外から来た意欲あるみなさんが新生・金沢大学への扉を共に開くことを期待しています。