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金属の内部に光ファイバを埋め込む

軽くて強い、そして「感じて動く」材料を研究

金属材料の専門家として、軽くて強い材料の開発に携わっていましたが、世界的に見ても、かなり早い時期に、まったく新しい機能を求めて「感じて動く」材料の研究に取り組み始めました。それを加速するきっかけになったのは、アメリカの学会でNASAの展示ブースで見たモーフィング・エアプレーンという未来の航空機です。
通常の飛行機は翼の形がほぼ固定されていますが、モーフィング・エアプレーンは飛行の状況に応じて、翼の形や状態を著しく変化させます。その姿に衝撃を受け、自ら検知し動作可能な材料の研究を進め、軽量金属の代表であるアルミニウムの内部に光ファイバなどをセンサとして埋め込む技術や、材料の組み合わせなどにより変形可能となるような画期的コンセプトを完成させました。通常、センサなどは材料表面に取り付けられますが、内部に埋め込むことで外部からの衝撃に強くなり、壊れにくくなります。さらに光ファイバを介して情報のやりとりが可能になります。例えば、光ファイバなどのセンサによって機体の状態をモニターし、金属疲労を検知、修復するようなシステムも可能になるでしょう。材料というと特定の性質をもつかたまりというイメージがあるかもしれませんが、最新のテクノロジーと融合したり、あるいは独自のまったく新しいアイデアにより、既存のイメージを覆すような能力、機能を発揮するものを創造できます。材料工学はとても刺激的な学問ですね。

防災・減災を主なテーマに、“感”じて“動”く“感動”的材料の研究を進める浅沼教授

津波が来ると高くなる堤防

航空・宇宙分野に加え、近年注力しているのが防災・減災分野です。
東日本大震災による大津波を教訓として、高さ10メートルを超える堤防の建設が進められました。たしかに堤防は津波の被害を抑える役割を果しますが、堤防により海が見えなくなったことで、住民が精神的不調をきたすなどの弊害が指摘されているほか、メンテナンス等に莫大な手間と費用を費やすことも問題視されています。百年、数百年に一度という津波のために多くを犠牲にするのはいかがかと考え、震災後から取り組んできたのが「津波襲来時に高くなる堤防」の開発です。まだまだ遠い道のりですが、夢の実現に向け研究を進めています。
この堤防はハニカム構造といって蜂の巣のようなほぼ六角形の集合体で構成され、通常は畳まれた状態で海に沈めておきます。津波などで水位が上昇すると、それに合わせて津波の高さまで立ち上がり、減波構造としての役割を果すという構想です。課題はまだいろいろとありますが、主なものは耐用年数で、100年以上動作させることが目標です。そのため、材料に波力発電の機能を組み込み、その電気により、モニタリングシステムを駆動する、材料の錆びる速度を遅くする、さらには壊れたときに修復するためのエネルギーとして利用する、などの考えで研究を進めます。一刻も早く完成させ、世界規模で発生する災害に対応していきたいと考えています。

取材協力：千葉大学工学部機械工学科浅沼博教授

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