マサチューセッツ工科大学、もっとも強く軽量な物質の製造に成功

マサチューセッツ工科大学の社会環境工学部を中心とした研究チームは、これまでに知られているどんな材料よりも、軽量かつ高強度な物質を作り出すことに成功したと発表した。

これは炭素原子が原子1個分の厚みで並んでいる二次元構造のシートであるグラフェンから作り出された。グラフェンは、二次元平面内ではダイヤモンドよりも強いとされ、熱伝導や電気伝導にも優れた特性をしめし、何よりも軽い。ただ、このグラフェンの二次元強度を活かした実用的な三次元構造を作り出すことが難しいという課題があった。

研究チームの発表によると、グラフェンの特性を活かした三次元構造を生み出したのは、gyroid（ジャイロイド）と呼ばれる多孔質の幾何学構造にある。研究チームはその特性を調べるため、市販のプラスチックを使い3Dプリンタで薄肉／厚肉の2種類のモデルを作り、加圧試験を行った。その結果、薄肉のジャイロイド構造の方が少しずつ崩壊しながらも、厚肉のものより高い圧力に耐えるという興味深い結果を得た。

研究チームは、グラフェンシートを加圧し溶融することでジャイロイド構造を作り出したが、多孔質で表面積が大きいというその構造の特性は、グラフェン以外の素材でも有用だ。素材を変え、航空機、車両、建築物などの構造材料に広く応用できるし、多孔質である特徴を活かし、各種フィルタやエネルギー貯蔵用途などへの応用も考えられるという。

研究成果は1月4日付のScience Advances誌に「The mechanics and design of a lightweight three-dimensional graphene assembly」と題して掲載されている。

マサチューセッツ工科大学、もっとも強く軽量な物質の製造に成功