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Jun 28, 2023

金属は持続可能な（そして収益性の高い）未来の王様です

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ジェームス・ブライスのデスクから —

さて、リスナーの皆さん、最も分厚いコーラボトルのグラスとポケットプロテクターを取り出してください。 今週の始まりに、材料科学について話しましょう。

非常に長い間、冶金学 (金属および金属合金の科学) はそれほど魅力的なものではありませんでした。 「ねえ、ミスター・ブライス、私たちはそこにあるすべての金属を発見したんじゃないの？ 何が残るでしょうか？ 私たちは今でもすべてを鋼で作っていますが、なんと退屈なことでしょう。 この最新のグラフェン・ナノドット・マイクロチューブ複合材料について聞いたことがありますか？」 この気持ちはわかります。

しかし、スーパーマテリアルの世界では、金属は最高のものです。

絶対に確実に終わらせなければならない仕事のときは、金属を呼びます。 建物を建設する必要がある場合、または自動車の構造を製造する必要がある場合は、金属を呼び出します。 強度や耐久性、加工性が必要な場合は金属と呼びます。

新しい金属合金は常に発明されています。 ここの炭素が数ポイント減り、あそこのスカンジウムが数ポイント増える、そんな感じです。 しかし、冶金学における大きな進歩は、1960 年代ほど人目を引くものでも、地球を揺るがすものでもありませんでした。 しかし遅れているのは、新しい合金の研究開発ではなく、既存の合金の実用化と採用です。 さらに悪いことに、これらの重要な資材を支える米国のインフラは、アジアからの経済的圧力と老朽化したインフラによって継続的に低迷している。

確かに、「科学者たちがアンオブタニウムを発明！」というポピュラー・メカニクスの見出しほどパンチ力はありません。 トイレットペーパーより安くて、鉄より強い！」 しかし、それは私たちの現実世界の未来にとってはるかに重要です。

人々は現代社会がプラスチックに固執していることを嘆いていますが、これらのエンジニアリング材料が日用品としてこれほど普及しているのには理由があります。 しかし、循環型の持続可能な経済において、プラスチックや複合材料は適した場所を見つけるのに苦労しています。 サークルエコノミーでは、デバイスの耐用年数終了について考える必要があります。 製品やデバイスが古くなった場合、どのように再加工または再利用すればよいでしょうか? プラスチックや複合材料を再処理する場合、選択肢は限られています (たとえ選択肢があるとしても)。

では、次に何が起こるのでしょうか？

アルミニウムやチタンなどの軽合金は未来です。 これらの強力な製造材料は新しいものではありませんが、一般的な鋼製品が優先されて無視されることがよくあります。 金属は無限にリサイクル可能であり、新しい設計アプローチを採用する企業が増えるにつれ、これらの合金が私たちをより収益性が高く持続可能な未来に導く可能性があります。

大きな障壁は？ コストと海外輸出への依存。 話し合いましょう。

熱心な冶金学者の皆さんは、おそらくこれを聞いたことがあるでしょう。 初心者の方にとっては、おそらく私が何を言っているのか分からないでしょう。

建設や製造、その他多くの業界では、エンジニアや科学者が「新しい」ものを軽視してきた長い歴史があります。 そのため、多くの製造業者、設計者、作業所は依然として、昔ながらの構造用鋼が王者であり、そこにある他の金属はすべて加工不可能であると信じています。

間違っていますが、その気持ちは分かります。

鉄鋼は私たちの産業界の多くを支えています。 輸送業界や建設業界で選ばれる材料として主流となっています。 丈夫で、安価で、入手が容易で、加工性が高い。 これらは優れた鉄鋼製品の商標です。 重いです。

重量は燃料効率を低下させ、自動車の性能に重大な制限を課します。 部品の摩耗が早くなり、交換の頻度が高くなります。

建設業界では、鋼はコンクリートの補強、構造フレームの提供に使用され、さらには耐候​​性のために軽量の外皮に加工されることもあります。 一部の推定によると、建設における鋼材の使用は、工学設計に基づいて、労働力の節約や追加の安全率を確保するために過剰になっています。 [1] これは、生産における過剰重量と無駄を意味します。 この重量を軽減するための新しい技術が開発されています。