５種類以上の金属を混合し強度を向上

今取り組んでいるテーマの一つに「Ti系ハイエントロピーミルフィーユ材料のキンク強化」というものがあります。この研究のキーワードは「ハイエントロピー合金」「ミルフィーユ材料」「キンク強化」の３つです。

皆さんがよく目にする一般的な合金（たとえばアルミニウム合金）では、基となる金属の中に他の元素を少し足したものがほとんどです（たとえばアルミニウムに銅や亜鉛など）。一方、ハイエントロピー合金は、厳密には５種類以上の金属をおおよそ等濃度で混合した合金のことで、一般的な合金と比べて強度や耐熱性などが向上することが知られています。

金属でも硬い層と柔らかい層を交互に

次にミルフィーユ材料ですが、このかわいらしい名前の由来はお菓子のミルフィーユです。硬いパイ生地と柔らかいクリーム部分の層状構造から成るミルフィーユのように、金属でも硬い層と柔らかい層が交互に積層した構造をとる場合があります。これがミルフィーユ材料と呼ばれ、最近この層構造を利用することで材料が強化される「キンク強化」という現象が見出されました。

より強くより優れた材料への挑戦

そして、これらを全部一気に利用してしまおう、というのが私の研究です。ミルフィーユ材料の層のどちらかをハイエントロピー合金にして、さらに層構造も整えることでより強く、より優れた特性を持つ材料を作りたい、という欲張りかつチャレンジングな研究です。

そもそもハイエントロピー合金、もしくはミルフィーユ材料だけを作るということすら、とても難しいのですが、それを一気にやってしまおうというのだから、この研究はうまくいかないことばかりです。でも、それを積み重ねた上にスゴイ！と思える材料ができたり、予想外のワクワクする現象が突然現れるので、やめられないですね。