構造・機能材料

チタン合金

チタンの「錆び」で「白い金属」をつくる


三浦永理先生

兵庫県立大学 工学部 機械・材料工学科(工学研究科 材料・放射光工学専攻)

出会いの一冊

わかりやすい材料学の基礎

菱田博俊(成山堂書店)

数少ない日本語の初学者向け材料学の本。わたしたちの身の回りのモノは何かしらの材料で出来ています。機械でも電子部品でも、自動車でも服でも、それぞれのモノに必要な性質や性能を満たす素材が無ければモノは出来ません。

この本は、高校までで学ぶ元素や周期表、結晶構造や化学結合等から、素材としての材料の評価法、使われている素材の種類やその性質を学べます。金属の紹介が多めです。人間の成分についても書かれているのが面白いです。

こんな研究で世界を変えよう!

チタンの「錆び」で「白い金属」をつくる

芸大志望が、「金属は面白そう」と材料工学へ

今でこそ工学分野で材料を研究していますが、実は高校の途中までは芸大進学志望で、将来は絵を描く仕事に就こうと考えていました。ところが、芸大受験塾で他の受講者の非凡な表現力に圧倒され、芸大受験を断念。

美術の次に好きな科学を学ぼうと、得意だった英語と理系科目で唯一得意な化学を頼りに理系クラスを選択しました。大学の工学部に材料工学科なるものがあることを知り「全てのモノは素材(材料)で出来ている、特に金属は面白そう」と材料工学科に入りました。

歯医者さんに求められた「白い金属」

美術好きの視点は研究にも少しだけ活かされています。現在のメイントピックである酸化膜被覆チタン合金の研究は、歯医者さんに「白い金属」がほしいと言われたのが出発点です。

金属材料は自由電子が存在する金属結合で構成されるが故に、その表面はピカピカした金属光沢を呈します。白黒以外の色は「干渉色」による着色が可能なのですが、この方法は陶器の様な光沢の無い白や黒にするのは不可能です。

丈夫さや剥がれにくさも追求

一方、チタンの「錆び」であるチタン酸化物は、結合比率によって白色になったり濃灰色になったりします。そこでチタンの表面だけを白く剥がれにくく丈夫な酸化物にしようと種々の方法を試しています。同時に、丈夫さや剥がれにくさは何で決まるのか、酸化物の強さを評価したり、酸化物/チタン界面の電子顕微鏡観察や有限要素シミュレーションとで明らかにしようとしています。また、酸化物の色を数値化し、効率良く表面を白くする方法を見つけようとしています。

近い将来、白いチタン製の歯が、あなたのお口にいる日が来るかも知れません。

学生さんと走査電子顕微鏡でチタンと樹脂の複合材を観察中です。元素分析装置も付いています。特徴的な場所を見つけると、そこにどんな元素が含まれているか調べます。
学生さんと走査電子顕微鏡でチタンと樹脂の複合材を観察中です。元素分析装置も付いています。特徴的な場所を見つけると、そこにどんな元素が含まれているか調べます。
テーマや研究分野に出会ったきっかけ

漫画が大好きで今でも読んでいます。特にSF系やファンタジーものが好きです。研究のアイデアは漫画やアニメから着想を得ることもあります。子供の頃はロボットアニメに親しんだガンダム世代でもあります。超合金ロボット玩具の「超合金」「アルミダイカスト」「ガンダリウム合金」の謳い文句にワクワクしていた子供時代でした。尚、アルミダイカストは実在するアルミ製部品の鋳造法です。またガンダリウム合金はチタン合金なんだそうです。

先生の研究報告(論文など)を見てみよう

「酸化膜被覆Ti合金の界面微細構造解析と複合材としての力学特性予測」

詳しくはこちら

先生の分野を学ぶには
もっと先生の研究・研究室を見てみよう
姫路市の女子中高生向けの理系進学支援の講演会にて、アンコンシャス・バイアスについて講演中の一枚。女子生徒の理系進学支援や女性研究者支援にも携わっています。工学部の女子学生割合はまだ少なく(約16%)、女性教員はもっと少ないです(本学部は約120名中4名)。
姫路市の女子中高生向けの理系進学支援の講演会にて、アンコンシャス・バイアスについて講演中の一枚。女子生徒の理系進学支援や女性研究者支援にも携わっています。工学部の女子学生割合はまだ少なく(約16%)、女性教員はもっと少ないです(本学部は約120名中4名)。
学生たちはどんなところに就職?

◆主な業種

(1) 非鉄

(2) 一般機械・機器、産業機械(工作機械・建設機械等)等

(3) 電気機械・機器(重電系は除く)

◆主な職種

(1) 生産技術(プラント系以外)

(2) 設計・開発

(3) 品質管理・評価

◆学んだことはどう生きる?

チタンの表面処理の研究をしていたとても優秀な学生さんが、金属の表面処理の会社に就職し、研究開発に従事して学会発表などもされているそうです。

先生の学部・学科は?

工学部機械・材料工学科材料工学コースでは、金属や半導体材料の研究を専門とする教員と、大学の放射光施設ニュースバルで材料創製や分光分析測定技術を研究する教員が所属しています。放射光を用いた材料分析は材料の評価手法の中でも重要な手法の一つですが、材料学に加えて放射光施設を用いた材料評価手法や装置開発も学べる学科は日本ではここだけです。

工学部に新しく入った走査透過電子顕微鏡の練習中。画面に見えているのはシリコン(Si)の高分解能像。原子が規則正しく並んでいる様子が見えています。
工学部に新しく入った走査透過電子顕微鏡の練習中。画面に見えているのはシリコン(Si)の高分解能像。原子が規則正しく並んでいる様子が見えています。
先生の研究に挑戦しよう!

中高生におすすめ

なぜ理系に女性が少ないのか

横山広美(幻冬舎新書)

理系科目が好き、理系進学に興味はあるけど迷っている女子中高生、科学への興味の強い女の子の親御さんに是非読んで欲しい1冊。


プラネテス

幸村誠(モーニング KC)

近未来、デブリ回収船乗りの一青年が木星への有人飛行を実現する物語。主人公の人としての成熟過程や同僚達の悩みや喜びは現代と同じで親しめます。木星飛行船開発のエピソードも印象的。「エンジンの素材はどういう性質が必要なんだろ?」と材料学の視点で読んでます。


ソフトメタルヴァンパイア

遠藤浩輝(アフタヌーンKC)

吸血鬼(非科学的存在)と元素(物質)という、相反する要素を組み合わせたSF漫画。どういう原理で元素を集めるんだ、というツッコミは置いておいて・・・中高生程度の化学の知識で楽しめます。

一問一答
Q1.18才に戻ってもう一度大学に入るならば、学ぶ学問は?

心理学か航空宇宙工学

Q2.日本以外の国で暮らすとしたらどこ?

カナダかタイ。カナダは大学時代に語学留学し、住みやすいと思ったから。タイは子供時代住んでいたから。

Q3.一番聴いている音楽アーティストは?

MAROON5『Sunday Morning』、椎名林檎『丸の内サディスティック』

Q4.好きな言葉は?

In the middle of every difficulty lies opportunity


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