広島大学 工学部第一類（機械・輸送・材料・エネルギー系） 教授 佐々木 元 先生
30分のミニ講義を聴講しよう！機械材料の性質を支えるナノ構造制御
現代の社会を支える機械は、高集積化、高機能化しています。その機械を支える材料には優れた性能と多機能化が要求されています。そのため、原子レベルでの組織制御が求められます。ここではその手法や原子レベルでの解析方法、特性向上の考え方を紹介します。
材料の特性と設計
材料の組織
材料の変形と破壊
機械材料の性質を支えるナノ構造制御
先生からのメッセージ
夢ナビ講義も読んでみよう高性能な機械を支える材料を、原子レベルで解析し設計する
材料の進化をめざして100年前と比べると、私たちの生活はとても便利になりました。飛行機や自動車、家電製品やスマートフォンは目覚ましい発展を遂げ、現代人にとって不可欠なものとなっています。現代社会を支えるこれらの製品は、その高度な性能を実現するために、ソフト面だけでなく、使用される材料にも進化が求められてきました。そしてこの材料について、原子レベルでの研究が進められています。原子レベルでの解析・開発現在の材料開発では、材料の結晶構造を解析し特性を向上させる研究、そして、新たな特性を材料に加えた複合材料の設計や開発が主流となっています。まず解析では、材料の特性はどのような元素が関係して決まっているのかを解き明かし、個々の要素の物理現象を分解していきます。こうして特性向上のメカニズムが明らかになると、さらに優れた性質を持つ材料の設計や開発を進めることができるようになります。
また、鋳造や焼結といったプロセスを経て、材料に多様な特性を加え、複合材料を作る研究も行われています。複数の特性を混ぜ合わせたことで起こる反応を制御できれば、これまでになかった特性を持つ材料を設計し開発することも可能になります。最近では、温度に対する材料の性質を管理する「サーマルマネジメント」にも注目が集まっています。ものづくりの現場で活躍するために機械製作においても材料開発においても、材料の評価から製造までのすべてを理解していることは、実社会でのものづくりにおいて非常に有用です。強度や硬さで示される数値だけで材料を理解するのではなく、一定の環境下では劣化する特性を持つことを知るなど、複合的な性質を持つ生き物のように材料をとらえる視点が必要だからです。そして、機械の性質を材料の特性から考える視点は、今後のさらなる高集積化と高機能化に向け、これまで以上に必要とされるはずです。