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研究内容紹介

第3話 形状記憶・超弾性合金

 車をぶつけてボディーをへこませてしまったら修理工場に持っていく以外に手はありません。でも温めるだけで元の形状に戻ったら・・・・・!? そんな夢を叶えてくれそうなのが形状記憶合金です。形状記憶効果は、合金を構成している原子の並び方(配列)が加えた熱や力によって変えられることで起こります。
 通常の金属材料は、外力により変形させると金属原子が隣の原子との結合の手を切り離して次の原子と結合の手を結びながら変形していきます。一方、形状記憶合金は金属原子の結合の手を切り離さず他の原子と一緒に位置を少しずつずらしながら変形するため、結合の手が切れません。そのため、加熱すると結合の手が元の位置に戻ろうとして変形前の形状に戻ることができます。

車と金属材料イメージ

 現在、チタン(Ti)とニッケル(Ni)をほぼ1:1の比率で溶かし合わせたニチノール合金が広く実用化されています。その応用は、例えばエアコンの温度センサー・アクチュエーターを兼ねた部品として、温風は下向きに冷風は水平に吹き出すように風向きを調整することができます。このほかに溶接を必要としないパイプ継ぎ手、炊飯器の調圧弁、混合水栓の温度調整弁などがあります。また、その強い回復力を活かし、爆薬を使用せずに岩石やコンクリート構造物を壊す装置も開発されています。
 本マテリアル工学科では、Ti-Ni合金をはじめとしたいろいろな形状記憶合金の基礎と開発・応用研究を行っており、特に図に示す内部構造の研究は世界レベルにあります。
 本ページをご覧の高校生・受験生の皆さんも、熊本大学工学部マテリアル工学科で私たちと一緒に研究してみませんか?

[図]急冷凝固Ti-Pd合金(B2相)における逆位相境界のHAADF-STEM像。

[図]急冷凝固Ti-Pd合金(B2相)における逆位相境界のHAADF-STEM像。明るい輝点はTi原子に比べて、原子番号の大きなPd原子カラムを示しています。

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