Strong as steel, light as foam: Machine learning and nano-3D printing produce breakthrough high-performance, nano-architected materials - U of T Engineering News
Research led by Professor Tobin Filleter (MIE) could benefit industries from automotive to aerospace
まるで魔法のように、鋼鉄の強さと発泡スチロールの軽さを持つ新しい素材が開発されました。この素材は、飛行機やロケット、自動車、スマートフォンなど、いろいろな場面で役立ちそうです。開発したのは、カナダのトロント大学の研究チームです。
このすごい新素材がどうやって作られたのか、どんなことに使われるのか見てみましょう。
どうやって作られたの？
この新素材は、機械学習とナノ3Dプリンターという2つの最新技術で作られました。
1. コンピューターで最適な形をデザイン
韓国の科学技術院（KAIST）の研究チームが、「多目的ベイズ最適化（MBO）」という技術を使いました。コンピューターが何千回もシミュレーションを行い、
- 軽くて強い形を見つける
- 力のかかり方を考えて最適なデザインを作る
といった工夫をしました。
2. ナノ3Dプリンターで実際に作る
トロント大学の研究チームが、このデザインをもとにナノ3Dプリンターで実際に作りました。とても小さなスケールで精密に作ることができ、
- 空気とほぼ同じ軽さで、シャボン玉の上に浮くほど軽い！
- チタンの5倍の強さを持つ！
という驚きの性能を実現しました。
どんな場面で活躍するの？
この素材は、軽くて強いので、いろいろな分野で活躍が期待されています。
1. 飛行機やロケット
飛行機やロケットの部品が軽くなると、燃費がよくなります。この新素材を使うことで、1kgの部品ごとに年間80リットルの燃料を節約できると言われています。これは、二酸化炭素の排出を減らすことにもつながります。
2. 自動車
電気自動車（EV）は、できるだけ軽くすることが重要です。この新素材を使えば、
- 電気の消費を減らせる
- 車が長持ちする
といったメリットがあります。
3. スマホやパソコン
スマートフォンやノートパソコンにも使えそうです。軽くて壊れにくい素材なので、もっと薄くて頑丈な製品が作れるかもしれません。
4. スポーツ用品
スポーツやアウトドア用品にもぴったりです。軽くて丈夫な自転車のフレームや、壊れにくい登山用具などが作れそうです。
これからの未来は？
この新素材は、多くの分野で活躍できる可能性を秘めています。
- 飛行機やロケットの燃費を改善
- 電気自動車の普及を後押し
- スマホやパソコンの耐久性を向上
- 環境にもやさしい新しい技術
NASAや民間宇宙開発企業では、この新素材を火星探査計画に使うことも検討しています。特に、NASAの「Artemis計画」や「Mars Sample Return」では、軽くて強い素材が求められています。宇宙探査の成功率を上げるために、この素材が役立つかもしれません。
まとめ
- 機械学習とナノ3Dプリンターで、軽くて強い素材が開発された！
- 飛行機や車、スマホなど、いろいろな分野で使えそう！
- 環境への影響も考えながら、未来の技術が進んでいる！
この新素材は、未来の技術や環境問題にも関係するすごい発明です。
もしこの素材を使えるなら、あなたはどんなものを作ってみたいですか？
例えば、軽くて丈夫なランドセルや割れないスマホケースなど、身近なアイデアを考えてみるのも面白いですね。未来の技術を知ることで、新しい発明をする人になれるかもしれませんよ！