材料科学の難問「トレードオフ」の打破に挑む!

材料科学の難問「トレードオフ」の打破に挑む!

チタンの利用で環境への負荷が軽減

マグネシウムやアルミニウム、チタンなど軽金属への注目が高まっています。同じ強度にして比べると鉄よりも軽いため、自動車や航空機に使うことで燃費が良くなるなど、軽金属にはさまざまなメリットがあるからです。それらにより環境への負荷も軽減されます。
中でもチタンは強度があり、さびにくく耐久性が高いため、自動車や航空機のほか、医療分野、時計・メガネなどの装飾品、スポーツ用品に利用されています。さらに、宇宙分野での活用も期待されています。その一方で、強度や延びやすさ(延性)、しなやかさ(柔軟性)といったチタンが持つ特性をさらに高めて用途を広げる研究が行われています。

強度を高めればしなやかさが失われる

こうした特性を高めるために、チタンにほかのさまざまな元素を混ぜたチタン合金が探究されています。しかし、合金をつくって強度を高めると、逆に延性や柔軟性が低下するといった問題が生じます。これを「トレードオフ」と呼びます。トレードオフは非常に難問で、世界中の材料科学者がその解決に取り組んでいます。チタンと混ぜる元素の種類や数、混ぜる割合を変えるなど、さまざまなアプローチによって特性の両立をめざしています。また、元素の混ざり具合を均一にするのではなく、加工方法を工夫してあえてムラをつくり、強い部分としなやかな部分を併存させる、といった戦略もトレードオフの打破に有望です。

生活を一変させる新合金の可能性

優れたチタン合金は、人工骨といった生体材料に応用されるなど、困ったり苦しんだりしている人の役に立つことができます。もしかしたら、私たちの生活を一変させるような合金が生み出されるかもしれません。とはいえ、チタンは高価です。優れた性能を持つチタン合金をさらに普及させるには、チタンの付加価値をもっと高めることが必要です。やはり、トレードオフの打破、複数の機能を同時に発揮させること、が鍵になりそうです。

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富山大学 都市デザイン学部 材料デザイン工学科 教授 石本 卓也 先生

富山大学都市デザイン学部 材料デザイン工学科 教授石本 卓也 先生

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構造・機能材料科学

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メッセージ

今の時代は、娯楽がすぐ手の届くところにあります。でも、その時間が将来の糧になるとは限りません。今は他人から厳しく言われる機会も少なく、自分で自分を管理する力がより大切になっていると感じます。だからこそ、今の自分の時間が未来の自分にどうつながるかを意識してみてください。とはいえ、誘惑は多いもの。私たち大学教員は、あなたが大学生になったときに、誘惑をものともせず、本気で打ち込める研究に出会えるよう、日々研鑽を続けます。あなたが未来の自分に感謝されるような時間の使い方を見つけられることを願っています。

先生への質問

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