2023.09.11

TEDx要約:スマート材料

marugotoyoten

材料科学者であるアンナ・プロシャイスキが「スマート材料」について語りました。この動画の要点と要約をまとめました

スピーカー

アンナ・プロシャイスキ

専門分野:材料科学
経歴:材料科学者であり、エンジニアでもあるアンナ・プロシャイスキは、2021年5月18日にブルームズベリー出版から出版された『Handmade:AScientist’sSearchforMeaningThroughMaking』という本で知られています。

３つの要点

要点１
スマート材料は、光や温度の変化などにさらされると、その特性を変化させることができる物体である。
要点２
スマート材料の働き方を理解するには、その原子構造を見る必要があり、圧電材料では単位格子が非対称であり、圧縮または伸長されると測定可能な電圧が生じる。
要点３
スマート材料の未来的な応用には、航空機設計への利用があり、形状記憶合金でできた翼や電気活性ポリマーや圧電結晶で作られた外皮により、航空機自体が感知し、自己修復することができるようになる。

要約

スマート材料への導入
材料科学者として、私は材料の未来について話したいと思います。私たちの周りのすべては、材料と呼ばれる物質でできています。その原子構造を詳しく見ることで、その特性を理解することができます。スマート材料は、光や温度の変化などにさらされると、その特性を変化させることができる物体です。たとえば、松ぼっくりは、乾燥した暑い天候では種子を広げるために開き、寒くて湿った天候では種子を保護するために閉じます。スマート材料は長い間存在しています。たとえば、ギザのピラミッドは自己修復性の石灰モルタルを使用して建てられ、キュリー兄弟は圧電性の石英を発見しました。

スマート材料の理解
スマート材料の働き方を理解するには、その原子構造を見る必要があります。金属、セラミック、プラスチックなどの材料は、その原子が整然と並んでいるため、結晶と呼ばれます。ほとんどの結晶は対称的な単位格子を持っており、これが最小の繰り返し単位です。しかし、石英のような圧電材料では、単位格子は非対称です。単位格子が圧縮または伸長されると、正の電荷と負の電荷が相殺されなくなり、これにより測定可能な電圧が生じます。この特性は、フォトクロミックサングラスや色変わりマグなどのスマート材料で使用されています。

スマート材料の未来的な応用
今日、ムードリングや自己修復性プラスチックなど、すでにいくつかのスマート材料が使用されていますが、さらに興奮するような応用が将来に待ち受けています。その一例が航空機設計へのスマート材料の利用です。レオナルド・ダ・ヴィンチの飛行機は、鳥やコウモリの翼から着想を得ており、これらの動物の翼は飛行中に形状を変えることができる柔軟な翼を持っています。将来的には、形状記憶合金でできた翼を加熱することで形状を変えることができるようになります。航空機の外皮は、電気活性ポリマーや圧電結晶などのスマート材料で作られ、航空機自体が感知し、さらには自己修復することができるようになります。

スマート材料の課題と未来
スマート材料の可能性にもかかわらず、克服しなければならない課題もあります。一部のスマート材料は反応が遅い、壊れやすい、または不安定です。これらを実用的なデバイスに組み込むことは難しいことがあり、一部は有毒または高価です。しかし、材料科学者やエンジニアはこれらの問題を解決するために一生懸命取り組んでいます。未来はスマート材料にとって大いなる約束を持っており、次世代の科学者やエンジニアがこれらの材料の開発と改良を続けることが求められています。材料科学とエンジニアリングの分野に参加することで、スマート材料が重要な役割を果たし、私たちの世界をエキサイティングな場所にする未来を形作ることができます。

▼今回の動画