銅合金にタンタルとリチウムを組み合わせた新世代のスーパーマテリアル。航空宇宙、防衛、ハイテク産業における新世代材料の基盤となる可能性がある - 写真：リーハイ大学
サイエンス誌によると、リーハイ大学（米国ペンシルベニア州）とアリゾナ州立大学の研究チームが、タンタルとリチウムを組み合わせた新しい銅合金を開発した。この合金は従来の鋼鉄よりも機械的強度が高く、しかも現在の超合金では達成できない優れた導電性も維持している。
この合金のユニークな特徴は、3層ナノ構造にあります。安定した立方晶リチウム銅析出物が、耐食性と耐熱性で知られる金属であるタンタルの2層の間に挟まれています。この微細構造により、この材料は最高800℃（1,472°F）までの温度に耐えることができ、室温では最大1,120MPaの応力に耐えることができます。これは標準的な鋼鉄よりも約50%高い値です。
これまで、材料産業における製造製品は、耐久性か優れた導電性のどちらか一方しか備えていないのが一般的でした。耐久性の高い製品は、導電性を低下させるか、あるいは完全に排除する必要があり、その逆もまた同様でした。この新しい合金の発明は、この限界を打ち破り、「多目的」材料の新たな時代を切り開きました。銅のような優れた導電性、鋼鉄のような強度、ニッケルのような耐熱性、これらすべてを単一のナノ構造で実現したのです。
「これは、極めて高い性能と信頼性が求められるデバイス向けの新世代材料を産業界と防衛業界が開発するための強固な基盤となる」と研究チームの一員であるハーマー教授は述べた。
航空宇宙、エネルギー、防衛産業では、導電性、耐熱性、そして長期にわたる耐久性を兼ね備えた材料が求められています。現在、一般的に使用されている材料はニッケル基超合金ですが、耐熱性と耐腐食性は優れていますが、電気伝導性が非常に低いため、高電力伝送を必要とするデバイスには適していません。
この新しい合金の微細構造は、材料の「指紋」に例えることができ、熱、放射線、機械的衝撃といった要因に対する反応を決定します。構造安定剤として機能するリチウムの存在により、この合金は高温に長時間さらされても強度を維持し、ひび割れを防ぎます。
この合金は耐熱性が高く、電気伝導性も損なわれないため、極超音速ジェットエンジンのタービンブレードや燃焼室などに使用できます。これは、米国、中国、ロシアが開発に投資している分野でもあります。
この合金は、ロケットエンジンだけでなく、装甲、電磁兵器、軍事センサー、超軽量、超耐久性、優れた導電性材料が求められる場所にも応用できます。
さらに、火力発電、原子力発電、石油・ガス開発など、あらゆる分野では、機器を過酷な条件下で稼働させる必要があります。耐食性と機械的強度に優れたタンタルリチウム銅合金は、機器シェル、熱交換器、耐圧パイプラインなどに使用できます。
まだ研究段階ではあるものの、専門家らはこの新しい合金は、今後10年間で人類が航空機、宇宙船、兵器、電気システムを製造する方法を変える可能性を秘めていると述べている。
微細構造設計、貴重な材料、ナノテクノロジーの洗練された組み合わせにより、この合金は単なる科学的発明ではなく、世界的な影響を及ぼす技術的進歩となっています。
出典: https://tuoitre.vn/phat-minh-ra-hop-kim-dong-cung-hon-thep-chiu-nhiet-toi-800c-20250528163731304.htm
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