サイエンスニュースまとめ☆ななめ読み

理科大、2000℃以上の耐熱性と高耐酸化性を有する複合材料の開発に成功

　東京理科大学(理科大)は11月17日、ジルコニウム(Zr)とチタン(Ti)合金をベースとした炭素繊維強化超高温セラミックス複合材料(C/UHTCMC)を開発し、特性解析を行った結果、2000℃以上の超高温にも耐えられることを確認したと発表した。

（以下略、続きはソースでご確認ください）

マイナビニュース　2022/11/18 18:05
https://news.mynavi.jp/techplus/article/20221118-2516824/

－269～1126℃の間で「熱膨張ゼロの新素材」が偶然発見される

　グラスに熱湯を注ぐと割れてしまいます。

　これは物体の熱膨張によるものであり、材料の種類によっても膨張の程度には違いがあります。

　オーストラリア・ニューサウスウェールズ大学（UNSW）に所属する化学者ニーラジ・シャルマ氏ら研究チームは、-269～1126℃（4～1400ケルビン）の間で熱膨張ゼロの材料を新しく発見しました。

　これまで発見された中で最も熱安定性の高い材料となる可能性があります。

　研究の詳細は、5月6日付の科学誌『Chemistry of Materials』に掲載されました。

（以下略、続きはソースでご確認下さい）

ナゾロジー　2021.06.15
https://nazology.net/archives/90960

Cerambotは、キックスターターで最も資金を集めたセラミック3Dプリンター。
新機種のCerambot Eazaoが登場しました。Eazaoは、Cerambotのコミュニティからのフィードバックを受け性能や使いやすさが大きく向上しています。

そして、大きな特徴は家庭用の電子レンジを使って35分で陶器を作れることです。

Microwave Kilnは耐熱断熱材と炭化ケイ素で作られた電子レンジ窯です。マイクロ波を効果的に吸収し、マイクロ波透過反応混合物の加熱を強化します。これを使うと、自宅で簡単に陶磁器を焼くことができます。

また、CerambotEazaoは組み立てキットではなく、完成品として届けられます。
CerambotEazaoはキックスターターでも人気になっており、約3000万円の資金が集まっています。

Cerambot Eazaoの価格は、約4万5000円。
電子レンジ窯のMicrowave Kilnの価格は約8５00円です。Cerambot EazaoとMicrowave Klinのセット価格は約5万5000円です。（別途送料がかかります）

https://makerslove.com/26716.html

https://www.kickstarter.com/projects/cerambot/build-digital-ceramic-and-microwave-it-in-your-own-place/description#

→熱水の熱エネルギーを長期間蓄えられるセラミックが発見された
→このセラミックは常温に戻っても、圧力を加えるだけでいつでも自由に熱を取り出せる
→この素材を使えば、発電所や工場の排熱を蓄え、トラックで輸送して再利用することも可能になる

火力発電所や原子力発電所は、燃料を燃やしてお湯を沸かし、蒸気の力でタービンを回して発電しています。



熱エネルギーを効率良く扱うということは難しく、こうした発電所では発生した熱エネルギーのおよそ70%が排熱として失われています。

排熱は主に水で冷却されます。大量の熱水（100℃以下のお湯）は、併設された温泉や温水プールなどの施設で利用されている場合もありますが、ほとんどはただ海に捨てられるだけで有効に活用されていません。

これはあまりにもったいない状況です。

もし、この捨てられるだけの排熱を逃さずにうまく再利用することができるとしたら、それはエネルギー利用の効率改善に繋がるだけでなく、熱水が放出される河川周辺の悪影響も防ぐことができます。

しかし、実際熱を保存するというのは容易なことではありません。熱々のコーヒーでもすぐ冷めてしまうように、熱エネルギーは放っておけば刻一刻と失われ常温になってしまいます。

東京大学やパナソニックなどの研究者からなる共同研究グループは、そんな保存の難しい熱エネルギーを永続的に保存できる長期蓄熱セラミックを発見したと報告しています。

現在無意味に捨てられているだけの熱エネルギーが、いつでも再利用できるとなると、それは画期的な発見です。

■夢のような蓄熱素材

今回発見された新物質は、「スカンジウム置換型ラムダ5酸化3チタン（λ-ScxTi3－xO5）」と呼ばれるものです。これは、今回の研究グループメンバーの1人である大越慎一教授らが2010年に発見した新種の結晶構造の一部を、スカンジウムに入れ替えることで合成された新しい物質です。



これは非常に安定した物質で、1年経過しても変化することがありませんでした。

しかし、圧力を掛けると瞬時に相転移を起こしたのです。

相転移は、基本的には氷が水になったり、水が水蒸気になったりという状態の変化をいいますが、今回の相転移は構造相転移というものです。

これは固体物質の結晶構造だけが変化する相転移です。

研究では新物質の元の状態をλ（ラムダ）相、圧力で相転移した状態をβ（ベータ）相と呼んでいます。

このβ相は、加熱していくと67℃付近で吸熱のピークを迎えて再びλ相へ戻ります。

これはどちらも固体ではありますが、β相の方がλ相よりエネルギー状態が低いので、水などに置き換えるならばβ相は氷で、λ相は水のような状態とイメージすることができます。

しかし、λ相は極低温まで温度を下げても、温度変化でβ相へ戻ることがありませんでした。

これはβ相とλ相の間に、エネルギー障壁があるためです。

本来氷（β相）になるはずの水（λ相）が、温度を下げても相転移しないとなると、これは相転移によって本来放出される熱エネルギーが保持されている状態になります。

これが開放される条件は最初の圧力を掛けたときだけです。

圧力を掛けるとλ相は熱エネルギーを放出して、エネルギー状態の低い相であるβ相へ移行します。このβ相は加熱されると再びλ相に戻りますが、λ相は温度変化でβ相に戻りません。

これを繰り返すことで、この新物質は熱エネルギーを圧力が加わるまで延々と保存し続けることができるのです。



続きはソースで

https://nazology.net/archives/64642