驚異の素材
研究者らが、チタンと同等の強度を持ちながら、水に浮くほど軽い「金属の木」を開発しました。
現時点では、金属の木を一度に少量しか製造できません。しかし、製造工程を拡大する方法を見つけられれば、この素材は非常に耐久性の高いスマートフォンから超軽量車に至るまで、さまざまな製品につながる可能性があります。
強靭な素材
ペンシルベニア大学、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校、ケンブリッジ大学の研究者らは、金属の木をどのように作製したかを、最近発表した研究で詳述しています。同研究は学術誌Scientific Reportsに掲載されました。
まず、幅が数百ナノメートルの小さなプラスチック球を水に分散させました。次に水を蒸発させ、球が規則正しく積み重なるようにしました。その後、電気めっきと呼ばれる方法で球をニッケルで覆いました。最後に溶剤でプラスチック球を溶かし、ニッケルの格子構造だけを残しました。
できあがった素材の約70％は空隙ですが、木材と共通する点は低密度だけではありません。
「これを金属の木と呼ぶのは、密度が木材とほぼ同じだからだけではありません。細胞状の構造を持つからです」と、研究者のジェームズ・ピクル氏はプレスリリースで述べています。「細胞状の素材には孔があります。木目を見ると、まさにそれがわかります。構造を支えるための厚く密な部分と、細胞への物質の輸送など、生物学的機能を支えるための多孔質な部分があるのです。」
木材に勝る素材
現在、研究者らが金属の木を切手ほどの大きさに作るには、約1日かかります。しかし、工程を効果的に拡大できれば、この素材には数多くの用途が考えられます。
建築家は強度と重量の比率が新しい建物の設計に活用でき、電子機器メーカーは機器をこの素材で覆うことで、重量をほとんど増やさずに耐久性を高められます。孔に化学物質を満たせば、軽量で充電可能な電池に変えられる可能性さえあります。
研究には参加していないカリフォルニア大学アーバイン校の材料科学・工学准教授、ティモシー・J・ルパート氏も、金属の木が輸送分野で役立つ可能性を見ています。
「現在と同じ安全基準を満たしながら、はるかに軽い車を作ることも考えられます」とルパート氏は語りました。The Philadelphia Inquirerに対し、「エネルギー効率に大きな影響をもたらすでしょう」と述べています。
つまり、この金属の木を使えば、電気自動車は1回の充電で大幅に遠くまで走れるようになり、現在、一部のドライバーが化石燃料車から気候にやさしいEVへ乗り換えるのを妨げている主要な課題の一つを解消できる可能性があります。
