超軽量の鎧素材が誕生
image credit:MIT/Caltech
 柱と柱の間に斜めの補強を入れてやると、建物の強度を高めることができる。こうした構造を「筋交い」という。これは建築や足場などに使われるものだが、極小のミクロ世界でも有効であるようだ。

 MITの科学者が開発した新素材は、ナノスケールの筋交いのおかげで、髪の毛よりも薄いながらも、鋼鉄や最強のケブラーより優れた防御力を誇る。軽さとコンパクトさが求められる新しい保護素材としてピッタリであるそうだ。
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軽いのに驚異の防御力

 新素材をつくるには、まず感光性樹脂にレーザーを照射して、ナノスケールの筋交いパターンに加工する。それから高温の真空チャンバーの中で、ポリマーから超軽量カーボンに焼き上げる。

 通常、カーボンはもろい。しかしナノ構造の相互に連結した炭素の「十四面体」のおかげで、曲げに強いしなやかさが生まれる。これが新素材の驚異の防御力の秘密である。
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新素材に開いたミクロのクレーター。筋交い構造が衝撃のエネルギーを吸収する(MIT)

粒子をぶつけて最適な構造を模索

 だが、こうした構造は配置によって特性が変わることが知られている。だから現実世界に応用するうえで最適なデザインがどのようなものなのか、それを探らなければならない。

 そのために研究グループが採用した試験方法もユニークだ。片面を金箔と酸化ケイ素の粒子でコーティングしたガラス製のスライドを用意し、ここへレーザーを照射するのだ。

 こうするとプラズマ(高速で拡散するガス)が発生して、粒子を弾き飛ばす。新素材をゆっくりした力で引き裂く代わりに、秒速40〜1100メートルという超音速の粒子をぶつけて、その性能を確かめるのである。
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image credit:MIT/Caltech
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image credit:MIT/Caltech

最強のチェーンメイル(鎖帷子)の誕生か?

 こうして完成した新素材は、筋交い構造が縮んでくれるので、高密度の大きな構造に比べて、大量のエネルギーを吸収できることが確認されている。

 同じ重量で比較した場合、人間の髪の毛の太さよりも薄いというのに、鉄鋼やアルミ、さらには最強の引っ張り強度を持つケブラーよりも効率的にエネルギーを吸収してくれるという。

 従来のものよりも軽く丈夫な新型ボディアーマーの基本素材、あるいは保護コーティングや耐爆破シールドといった応用が考えられ、防衛産業や宇宙産業などでの利用が期待できるとのことだ。

 ゲーム内ではチェーンメイル(楔帷子)は防御力は弱い設定だが、現実世界ではチェーンメイルこそが最強の防護服となりそうだ。

 この研究は『Nature Materials』(6月24日付)に掲載された。

追記:(2021/07/01)タイトルを一部訂正して再送します。
References:Ultralight material withstands supersonic microparticle impacts | MIT News | Massachusetts Institute of Technology / written by konohazuku / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2021年07月01日 20:14
  • ID:QwKfjMDt0 #

こいつでバイクのヘルメット作ってくれよ。

2

2. 匿名処理班

  • 2021年07月01日 20:15
  • ID:MhUruvsS0 #

先ず主力戦車の装甲板に使われるな

3

3. 匿名処理班

  • 2021年07月01日 20:27
  • ID:2EUxy1ZG0 #

この新素材で砲弾を作れば・・・ムフフ。

4

4.

  • 2021年07月01日 20:39
  • ID:zitvfqyM0 #
5

5. 匿名処理班

  • 2021年07月01日 21:18
  • ID:lpxb3IPF0 #

ケブラーが最強の引張強度だったのは昭和の話で
今はその倍の引張強度を持つ炭素繊維とかあるし
ザイロンやスペクトラもケブラーより後だけど昔からあるから
その辺と比べてどうなのかだよな

6

6. 匿名処理班

  • 2021年07月01日 21:45
  • ID:qeRGKbh60 #

コストの問題で要人専用になりそう

7

7. 匿名処理班

  • 2021年07月01日 22:11
  • ID:4UCtZX.Y0 #

今時ケブラーを最強と言ってしまうのもどうかと思うが。
この筋交い構造の物体で鎧作るのに何億かかるのか。
とてもじゃないけど実用的な話にはならんだろうし、
科学技術や生産技術の進歩があったとしてもまた別の素材が出てくるのだろうな。

8

8. 匿名処理班

  • 2021年07月01日 22:22
  • ID:sBs.fbEA0 #

B&Wがこれでスピーカー作りそうだな。

9

9. 匿名処理班

  • 2021年07月01日 22:40
  • ID:jkdzkA1n0 #

髪の毛が薄いってところで読むのをやめた

10

10. 匿名処理班

  • 2021年07月01日 22:53
  • ID:ZA.4PMG40 #

※9
薄ければ薄いなりの防御力があるから気にしないことだ。

11

11. 匿名処理班

  • 2021年07月01日 23:02
  • ID:Hp7i.6ty0 #

>>9
読むのを辞めても髪の毛は戻ってこないんや

12

12. 匿名処理班

  • 2021年07月01日 23:33
  • ID:JPALiOg60 #

ところでこれを利用して作った銃弾(いや銃弾作れるか知らんけど)と鎧、どっちが強いんだ?

13

13. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 00:34
  • ID:sxW873X10 #

※12
銃弾側が衝撃を吸収しちゃったら弱くないか。これって要はすんごくモチモチしてて破れないスポンジみたいなものだと思う。

14

14. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 00:58
  • ID:EXySoQsn0 #

>>9
女性にモテるのに

15

15. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 01:24
  • ID:Hga07DHC0 #

>>13
なるほど?

16

16. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 04:31
  • ID:DsFt2UQJ0 #

※7
こういう研究はコスト度外視でするものなのよ。
コスト計算は実際にできたものを確認してから次の研究になる。

今回は特に「筋交いパターンへの加工」が主目的だから、そういった加工をケブラーや炭素繊維に応用できるかもしれない。

コストを先に計算して研究しても新しい技術はできないよ。

17

17. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 05:29
  • ID:UH6Yg1m60 #

カーボンメイル

18

18. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 06:07
  • ID:rTosoXpe0 #

今ツールドフランスが開催中ですが、ロードレースのウェアをぜひこれで。
文字通り紙装甲の状態で自動車並みの速度出す競技なんで…。
今年も大勢の有力選手が地面と喧嘩してます。
でも、構造が壊れることで耐衝撃性等が得られるなら、一度転んだ後に使えなくなるヘルメットみたいに取り替えないとダメか。
いくらかかるんでしょう。

19

19. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 07:21
  • ID:YlN4W.Pm0 #

※13
案外貫通しないで運動エネルギーをダイレクトに伝えるえげつない銃弾になるかもしれない

20

20. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 09:11
  • ID:5sOXOLEW0 #

※12
超軽量って時点で銃弾には全く向いてない

21

21. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 09:13
  • ID:p9oRtC960 #

昔、ナノ技術について書かれた本に「シャツ並みに薄い防弾チョッキが実現する」みたいなことが書かれていて。

ホンマかいな、と思ってたけど、ホンマになるんかなあ。

22

22. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 10:22
  • ID:xY01gFvj0 #

※19
まさにその、貫通しないで弾丸が潰れることで運動エネルギーをダイレクトに人体に伝えるえげつない銃弾、というのが、条約で戦闘での使用を禁止されてる「ダムダム弾」という奴でね

23

23. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 11:04
  • ID:z.8eLNec0 #

破断長はどのぐらいだろう。軌道エレベーターへの道は遠いのだろうが。

24

24. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 12:42
  • ID:lT02PQyR0 #

ケブラーじゃなくて従来のカーボンナノファイバーと比較して欲しい
広義ではこれもカーボンナノファイバーの一種なんだろうけど

25

25. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 16:36
  • ID:HsTDoXP20 #

車のボディに使おう

26

26. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 16:55
  • ID:dLEztWcU0 #

※9
いっそ剃るか、髷を結え

27

27. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 19:20
  • ID:vEUn63kF0 #

>>7
ケブラーだって防刃手袋として普及してきたし、技術が進んで普及すればバイクのヘルメットとかアメフトのプロテクターとかに応用できる日が来るだろうさ
そうやって普及してきた頃にまた新たな新素材が登場するのは当たり前。技術の進歩は日進月歩だから

28

28. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 19:33
  • ID:DrajCyo10 #

髪の毛の太さ、で一瞬思考が止まる。
剛毛か猫っ毛かで違うじゃないのと思う。
あるなしは置いといて。

29

29. 匿名処理班

  • 2021年07月02日 22:19
  • ID:c2KKUv1.0 #

薄いんじゃない
ちょっと密度が低いだけだもん…

30

30. 匿名処理班

  • 2021年07月03日 01:01
  • ID:u3Sss.1W0 #

>>16
コスト度外視で研究できるというと軍事関係だよね

31

31. 匿名処理班

  • 2021年07月03日 01:03
  • ID:u3Sss.1W0 #

>>21
防弾チョッキの問題点は、銃弾の衝撃波を吸収しきれずに酷い打撲傷を負うことだ、薄い防弾チョッキだとモロに銃弾の衝撃波を受けて骨折とかありそうだな

32

32. 匿名処理班

  • 2021年07月03日 02:09
  • ID:4HKw6FuD0 #

ダン・シモンズのSF小説『イリアム』に登場する防護服も夢じゃないね。小説ではナノ分子の薄膜で出来たスーツで、酸素透過と防弾・防刃・加圧等の機能がついている。緊急時は宇宙服の代わりにもなる。

33

33. 匿名処理班

  • 2021年07月03日 02:43
  • ID:UWNSq.iJ0 #

※30
本来、大学の研究室がそれを担う

34

34. 匿名処理班

  • 2021年07月03日 12:48
  • ID:xPi6.xj40 #

>>33
大学の研究室の予算なんて限られてるからコスト意識重要よ

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