社会の安心・安全を縁の下で支える、金属の強化・軽量化の研究

軽くするために、強くする

自動車や航空機など、安心・安全な運航に加えて省エネが求められる工業製品にとって、金属部品の軽量化は永遠の課題ともいえるテーマです。金属のなかでも多く使われるチタンを例にとると、小さく身近な製品としては、歯科で使うインプラント（人工歯根）の材料としても使われています。金属は、強度や摩擦への強さを高める基礎研究があって初めて、製品全体の軽量化が実現します。歯の場合は耐久性に加え、人体への安全性も大きな課題です。安全性やコストパフォーマンスの追究は、いわば、社会を縁の下で支えているといえます。

壊すことから始まる研究

「金属疲労」は専門用語ですが、大きな事故などの原因としてニュースでたびたび取りあげられます。チタンは、金属疲労を起こしにくい強い材料です。物を破壊するという行為はネガティブに受け取られがちですが、創造のためには「破壊研究」が必要です。壊れにくい強い金属を作るには、どういう力を加えれば金属疲労が起きて壊れるかを、徹底的に何千万回と繰り返し実験しないとわかりません。人間は休めば体力を回復できますが、金属の場合は疲労が蓄積していきます。壊れるメカニズムを知っているからこそ、壊れないものが生み出せるのです。

壊れないためのひと工夫

ものづくりや仕組みづくりには、「昔からあるものを改良する」と「まったく新しいものを生みだす」という方法があります。強い金属をさらに強くする場合、すでにあるものを改良していく発想は重要です。金属を加熱して表面から窒素を浸透させる「窒化処理」は以前から使われていますが、加熱でこすれに強くなるものの、高熱にさらされるために強度が下がるという課題もあります。そこで、これまでの経験を活かして、「熱を加えることなく窒素を浸透させる」といった新しい研究も行われています。
より良い品質の金属ができれば、部品段階でもエネルギー削減につながるのです。

参考資料

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先生情報 / 大学情報

静岡大学工学部機械工学科准教授菊池将一先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

材料強度学、機械工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

あなたが何気なく安心・安全に暮らしている裏には、身近なモノが壊れないように日々頑張っている研究者の存在があります。ニュースでは、金属疲労が原因の事故が取り上げられることがありますが、もちろん事故を起こしたい研究者はいません。派手さはない研究ですが、社会の安心・安全を縁の下で支えることに誇りを持っています。本学での学びは、新しい技術や発想を取り入れ、より良いものをつくろうとする意欲にあふれ、前向きで楽しい雰囲気です。あなたと一緒に実験できることを楽しみにしています。

先生への質問

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