材料の性能向上が製品の性能向上へ

金属材料は、車や航空機から発電所に使われるタービンローターに至るまで、身の回りの様々な場所に使われています。

皆さんは、より高性能で、より安全／安心な製品を使用したいと思いますよね？設計の改善も重要な要素ではありますが、製品を構成する材料自体の性能を上げたり、材料が秘めている性質を明らかにしたりすることが、そのための近道になりそうです。

顕微鏡スケールでの構造が材料の性能に影響

私は、数値シミュレーションを使って、金属材料の変形の仕方を調べる研究をしています。とはいっても、肉眼で見られるスケールではなく、顕微鏡で覗いたスケールでの材料の変形の仕方です。

図1（a）に示す様に、金属材料は、顕微鏡で覗くと、小さな結晶の粒からできているのが確認できます。実は、このような顕微鏡スケールでの材料の構造が、材料の強さや変形のしやすさに強く影響します。

チタンの構造と変形を明らかに

例えば、一つの結晶の粒が、他の結晶の粒と比べて変形しやすい場合、図1（b）に示す赤い領域のようにその場所に変形が集中して材料は壊れるかもしれません。

一方、やわらかい結晶の粒と硬い結晶の粒をうまく組み合わせると、壊れにくくて強い材料を作製できるかもしれません。

このように、金属材料の小さなスケールにおける構造と変形の仕方の関係を明らかにすると、世の中の役に立ちます。

私は、色々な研究者と協力しながら、このような小さな世界における構造と変形の仕方の関係を調べており、軽くて強い特徴を持つチタンでは、その破壊に繋がる変形の仕方の1つを詳細に明らかにすることに成功しています。