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長岡技術科学大学の教員によるミニ講義

関心ワード
  • ナノ、
  • ナノメートル、
  • CAD、
  • 三次元プリンタ(3Dプリンタ)、
  • 顕微鏡、
  • 構造、
  • マイクロチップ、
  • 医療、
  • スマートフォン

髪の断面よりも小さいナノの世界を創造する

ナノってなん「なの」?

 近年の材料加工、造形、解析の分野で注目を集めているのが、「ナノ」と呼ばれるきわめて小さな分野の研究です。ちなみにナノメートルは、1ミリの100万分の1、髪の毛の断面よりも小さく目に見えないサイズです。製品の中には、こうした極小サイズの試作品を作り、それから本制作を始めるという流れで行われるものもあります。
 ナノレベルの構造体を作るには、建物の設計などで使われるCADソフトを使い、パソコン上で設計図を作ります。その後、光硬化性樹脂を使うマイクロ3Dプリンタやナノ3D造形機などで造形し、高性能な顕微鏡で観察します。

小さい構造体こそ弱点が大きく見える

 こうした極小の構造体を作ることは、強度が弱い部分などの特異点を探すのに役立ちます。風速1メートルの風であっても、ナノの世界では暴風になりますし、少しの水流が台風並みの破壊力になるので、ウィークポイントを探すのに適しています。こうして、さまざまな実験を行い、構造が弱い部分には費用が高くても頑丈な素材で作り、そうでない部分には廉価な素材を使うという選択を行えば、コスト削減にもなります。現状としては、手間とコストから、実際にナノレベルの試作品を作るケースは、決して多くないのですが、3Dプリンタの低価格化などが進めば、作るケースが増えると推測されます。

近年普及しそうなナノ技術の製品とは

 製品の試作以外にもナノレベルの構造体には、さまざまな可能性があります。
 マイクロチップを身体に埋め込むことで血液中の血糖値やコレステロールなどを測り、医療や健康増進に役立てることができます。また、振動測定器を橋梁などに埋め込んでおけば、老朽具合を調べることができます。ほかにもスマートフォンなどに放熱できるようなシステムを作れば、熱暴走を抑え1日に何回も充電する必要がなくなるかもしれません。このようにナノの世界は、大きな可能性を秘めており、さまざまな分野に広がっているのです。

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この学問が向いているかも 電子工学


工学部 電気電子情報工学科 電気電子情報工学専攻 准教授
中山 忠親

メッセージ

 私たちの研究グループでは、「3D造形機」を使って、ナノレベルの三次元立体構造体を作っています。そして、その三次元構造体を使って、血液のような非常に微細な血流を使った発電や、橋の欄干のように非常に微細な振動を使った振動発電のようなエネルギー変換技術について研究を行っています。もし、興味がありましたら長岡技術科学大学の工学部で、一緒に研究していきましょう。

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