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カテゴリ: 科学

鉄とアルミを溶接する新技術で、 自動車の軽量化が進む【サイエンスニュース】
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2012年にオバマ政権が発表した新燃費基準では、2025年までに乗用車と小型トラックの平均走行距離を54.5マイル/ガロン(23.2km/リットル)に引き上げることが自動車メーカーに義務づけられた。
自動車メーカーは燃費性能を上げるためにさまざまな技術開発を行っているが、中でも焦点になってくるのが車体の軽量化である。車体重量が軽ければ軽いほど、必要な燃料は少なくて済む。炭素繊維複合材料などの新素材のほか、金属材料でも軽量化の取り組みが進んでいる。

ブリガムヤング大学 Michael Miles教授らの研究チームが開発したのは、高強度の鋼鉄と軽量なアルミの接合技術、Friction Bit Joining(摩擦ビット接合)だ。これまでにも鉄とアルミを接合する技術としては、摩擦攪拌(まさつかくはん)スポット接合などがあった。ただし、摩擦攪拌(まさつかくはん)スポット接合は曲線部分の接合が難しく、またコストも高くなってしまうという欠点がある。その他の方法も、高強度鋼鉄に対応できない、溶接すると脆くなるといった問題があったが、Friction Bit Joiningは、こうした問題を解決できる可能性があるという。特徴は、接合の工具に小さなビット(刃先)を使う点だ。ビットの頭はネジ頭になっており、下部が掘削用の刃先になっている。実験では、鋼鉄の薄いシートを挟んだアルミと鋳鉄の板を用意。鋼鉄製のビットを500~600rpm程度のスピードで回転させて徐々にアルミに穴を空け、回転速度を2000rpmに上げると摩擦熱によって鋼鉄のシートが溶け、鋳鉄とアルミが溶接されるのだ。

鉄とアルミを高い強度で溶接できるようになると、アルミのルーフを鋼鉄のピラー(窓柱)と一体化することも可能になる。車体を軽量化しつつ、デザインの自由度を高められそうだ。

Michael Miles教授によれば、Friction Bit Joiningは非常に硬い素材を柔らかい素材と接合するのに適しており、チタニウムとアルミを接合することもできるという。将来的には、自動車だけでなく、航空宇宙産業などの分野への応用も期待されている。


(文/山路達也)

記事提供:テレスコープマガジン
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人間の目にヒントを得た、 詰まらないインクジェットプリンターノズル【サイエンスニュース】
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インクジェットプリンターにおいて、現在でも大きな課題となっているのがインクを吐出するノズルの「詰まり」だ。インクを出さないでいると、インクが乾燥してノズルが詰まってしまう。
久しぶりにインクジェットプリンターを使う場合、ヘッドクリーニングという作業を行うようになっているが、これは大量のインクを噴き出させてノズルの詰まりを解消しているのだ。また、問題なく印刷が行われている場合でも、すべてのノズルが詰まっていないということはまれである。一般的なインクジェットプリンターではヘッドを少しずつずらして印刷するようになっており、いくつかノズルが詰まっていてもきれいに印刷できる工夫している。最近では、大量のノズルを一列に並べ、ヘッドを動かさずに高速印刷を行うラインヘッド搭載のインクジェットプリンターが業務用で使われるようになってきているが、こうしたラインヘッドでは1つのノズルが詰まっていると、そのノズルの担当部分が線として現れてきてしまう。ノズルの詰まり対策は、どのメーカーにとっても頭の痛い問題だ。

ミシガン大学 Jae Wan Kwon博士らの研究チームは、人間の眼にヒントを得て、「詰まらない」(Clog-free)のインクジェットノズルを開発した。研究チームが利用したのは、シリコーンオイルだ(ケイ素のsiliconではなく、人工高分子のsilicone)。人間の眼では、涙に含まれる油層が眼の表面から水分が蒸発するのを防いでいるが、これと同様の効果をシリコーンオイルで実現した。ただし、人間の眼の場合はまぶたの動きで油層を眼球上に広げるが、微小なインクジェットノズルではそういうわけにいかない。そこで、電圧をかけてシリコーンオイルの動きをコントロールしている。

Kwon博士によれば、この「詰まらない」ノズルを使うことで、インクの無駄を大幅に減らせるという。インクジェットプリンターは3次元の造形や、バイオファブリケーション(細胞をプリンターで立体的に配置して、人工的な器官を作る研究)に用いられるようになっているが、こうした用途では高価な材料を使うことも多いため、ノズルの詰まりを防げる意味は大きい。


写真:人間の眼では涙に含まれる油層が、乾燥を防いでいる。これをインクジェットノズルに利用。

(文/山路達也)

記事提供:テレスコープマガジン
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素粒子ニュートリノが光より速く飛んだとする実験結果について、欧州合同原子核研究機関(CERN)は23日、結果が間違っている可能性を正式に認めた。
 同機関の発表によると、国際研究グループ「OPERA」は、実験結果に影響を与えうる問題点として〈1〉時刻の補正ミス〈2〉光ファイバーケーブルの緩み――を特定した。こうした不備で結果がどう変わるか検証する実験を5月に行う。
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昨年9月に測定結果を公表した後も誤りがないかを検証。時間を計測するために必要なグランサッソの衛星利用測位システム(GPS)受信機とニュートリノ検出器を結ぶケーブルの接続が緩んでいるのが見つかった。緩みの発生時期は分かっていない。

 緩みで時間の調整がうまくいっていなかった可能性がある。小松准教授は「実験時にケーブルが緩んでいたかどうかも分からない。もう一度実験をしてみなければ、どのように実験結果に影響するのか分からない。逆にニュートリノがもっと速かった可能性もある」と話している。

 超光速のニュートリノが存在すれば、「宇宙で最も速いのは光」とするアインシュタインの相対性理論と矛盾することから、国際的な検証が進められている。 
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[ジュネーブ 23日 ロイター] 名古屋大や神戸大なども参加する日本や欧州の国際研究チームは23日、素粒子の一種であるニュートリノが光より速く移動することを示す観測結果が得られたと発表した。

 この結果が正しければ、宇宙の成り立ちをめぐる定説を覆すことになり、タイムマシンや異次元の存在も可能になるという。

 欧州合同原子核研究所(CERN)によると、ジュネーブ近郊のCERNから発射したニュートリノを730キロ離れたイタリアの研究所でとらえる実験を3年以上にわたり1万5000回実施。その結果、ニュートリノが光より60ナノ秒(1億分の6秒)速く進むことを観測したという。

 アインシュタインが1905年に発表した特殊相対性理論では、質量を持つものは光よりも速く移動できないとされたが、今回の結果は同説と矛盾することになる。

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