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鉄並みの強度でガラスみたいな透明アルミニウム

日本の科学者が開発した透明アルミニウムが世界的に話題に。日本の技術力に驚きと称賛の声が上がっており、スマホのスクリーンや車の強化などへの応用が期待されている。日本の技術は人類の発展に大きく貢献しており、世界中で注目を集めている。

未来を変える新素材－透明アルミ・光を通すコンクリート - WSJ

東京大学と高輝度光科学研究センターが、酸化アルミニウム（Al2O3）と酸化タンタル（Ta2O5）から成る新しいガラス（54Al2O3-46Ta2O5）の開発に成功しました。この成果は、2023年になってもなお注目されている技術です。

このガラスは、軍事や宇宙開発などの分野で使用される可能性があります。2015年の技術発表以来、研究者たちはこのガラスの特性をさらに詳しく調査し、その優れた特性を実証してきました。

従来のガラス形成則によれば、酸化アルミニウム（Al2O3）を主成分とする組成ではガラス化しないと考えられていました。しかし、酸化タンタル（Ta2O5）とほぼ1：1の組成で混ぜ、無容器法を使用することで、無色透明なガラスを実現することができました。

この新しいガラスは非常に高い弾性率を示し、特に軍事や宇宙開発分野での需要に応えることが期待されています。例えば、ヤング率は160GPaという非常に高い値を示し、典型的な酸化物ガラスよりも強度が優れています。

走査型透過電子顕微鏡や核磁気共鳴などの先端技術を駆使して、研究者たちはアルミニウムとタンタルの原子の分散状態や局所環境について詳細な情報を得ました。その結果、アルミニウムとタンタルが均一に分散していることが確認され、周囲の酸素の数が5である（酸素配位数が5の）アルミニウム原子の割合が非常に高いことが明らかになりました。

この新素材の開発は、2015年の技術発表以降、軍事や宇宙開発などの特殊な領域で注目されてきました。その優れた特性と強度から、このガラスは薄くても丈夫な素材として活用されることが期待されています。

生成イメージ

https://www.iis.u-tokyo.ac.jp/publication/topics/2015/20151016press1.pdf

酸化アルミニウム（Al2O3）と酸化タンタル（Ta2O5）から成る新しいガラス（54Al2O3-46Ta2O5）は、軍用や宇宙開発の分野でさまざまな技術として利用されています。具体的な利用方法は以下のように考えられています。

  1. 防弾ガラス: この新しいガラスは非常に高い弾性率と硬度を持ち、軍事用途において防弾ガラスとして利用されます。軍用車両や戦闘機の風防や装甲車の窓などに使用され、高い耐衝撃性と透明性を提供します。

  2. 宇宙航空機の窓材: 宇宙航空機や人工衛星などの宇宙開発において、この新しいガラスは窓材として使用されます。宇宙環境の極端な温度変化や放射線に対して耐久性があり、宇宙船や人工衛星の観測装置やカメラの保護に役立ちます。

  3. 光ファイバーコネクター: 高輝度光科学研究センターの研究により、このガラスは光ファイバーコネクターとしての応用も期待されています。高い透明性と耐久性を持ち、高速通信や光データ伝送などの分野で使用される光ファイバーコネクション技術の向上に寄与します。

  4. 高温環境への応用: このガラスは高い融点と耐熱性を持っており、高温環境下での利用に適しています。例えば、宇宙航空機の再突入時に発生する極端な熱や、ミサイルやロケットエンジンの高温ガス環境に耐える必要がある部品やセンサーなどに使用されます。

  5. 航空宇宙機器のセンサー保護: 宇宙探査や衛星技術の進歩に伴い、高性能なセンサーの需要が高まっています。この新しいガラスは、その透明性と耐熱性から、高精度センサーの保護カバーとして使用されます。宇宙環境下での厳しい条件に耐えつつ、信頼性の高いデータ収集を実現します。

  6. 高速通信技術の基盤: ガラスの特性を利用した光ファイバーネットワークは、高速かつ大容量のデータ通信において重要な役割を果たしています。この新しいガラスは、光ファイバーケーブルやコネクターの素材として採用され、高速通信の基盤を支えています。

  7. 高耐久性ディスプレイ: 高性能な軍事用ディスプレイや航空宇宙機器のディスプレイには、耐衝撃性や耐熱性が求められます。この新しいガラスは、その優れた物性から、耐久性の高いディスプレイパネルの素材として利用されます。高い解像度や視認性を保ちつつ、厳しい環境下でも信頼性を提供します。

  8. 防護用装備の開発: 軍用や宇宙開発においては、防護用装備の開発が重要な課題です。この新しいガラスは、防弾ガラスや防護面板として使用され、兵士や宇宙飛行士の安全を確保します。高い耐衝撃性と透明性が組み合わさった特性は、防護用装備の性能向上に貢献します。

以上のように、酸化アルミニウムと酸化タンタルから成る新しいガラスは、軍用や宇宙開発の分野で様々な技術として活用されています。その特性を最大限に生かし、安全性や耐久性を向上させるための研究と応用が進んでいます。