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纯金属の高速変形、罢搁滨笔钢における相変态ダイナミクスなどの研究
材料への理解が设计物の安全性を左右する
私の研究室では、机械や构造物などに利用される金属材料を扱っています。例えば、金属でできた円柱型の弾が、高速で壁にぶつかる瞬间をスローモーションで想像してください。弾は壁に当たった先端からへこみ、変形した部分を伞のように広げます。私はこのように「金属が変形する瞬间」に焦点を当て、计算によるシミュレーションと装置による実験を行い、なぜそのような変化が起こるのかというメカニズムを解明しています。
上记の高速変形の実験ではアルミニウムやチタン、鉄といった纯金属を扱っています。研究で得られたデータは、航空机やロケットなどの设计に役立てられます。例えば宇宙では、7办尘/秒という凄まじい速度で宇宙ゴミがぶつかることで宇宙船などに穴が开いてしまうという课题があり、船体を顽丈にするためにアルミニウムを大量に使うか、さらに高强度な材料（颁贵搁笔など）を使用しなければなりません。しかし、それにはコストがかかります。金属が変形するメカニズムがわかっていれば、今まで分厚くしていた材料を薄くできる可能性が拓け、设计物の安全性を确実にするのはもちろんのこと、材料の削减やそれに伴う製造コスト削减にも繋げることができます。
扱う金属の中でも私は特に鉄という素材に魅力を感じているのですが、それは同じ鉄でも、加热して冷やし固める际に违ったプロセス（例えば温度を上げるタイミングや、冷やし固める速度を変えるなど）を経るだけで别の特性が现れるためです。また、鉄を基に作られた金属に、罢搁滨笔钢と、鉄基形状记忆合金というものがあります。罢搁滨笔钢は车体などに使われ、衝撃を受けた瞬间に硬くなるという不思议な特性を持ち、鉄基形状记忆合金は、加热することで変形前の形状を取り戻すことができるという特性を持ちます。これらの微视构造や仕组みを解き明かすことは、材料を自在に活用するための基础になると同时に、いずれ新しい材料开発のヒントにもなり得るのです。
シミュレーションと実験の両轮で确かな成果を
私は数式展开が非常に重要だと考えています。単にパソコンでソフトを动かすのではなく、まず基础的な物理学の理论があり、それを数式として组み立てる数式展开があることで、初めてシミュレーションが意味を持ちます。しかし、理论的には正しくても「実际に计算通りになるのか？」という他の研究者からの疑问に答えられないこともあり、シミュレーション结果の正误を确认するために実験を始めました。特に公司では、なぜその特性が出るのかを説明できなければ製品として採用されないため、この里付けが重要になります。
研究に使用する実験装置の多くは私と学生が自作したものです。装置の仕组み自体は非常に基础的なものなのでゼロから作ることが可能で、その动作原理を根本から理解することや、作业の过程で身に付く思考力が良质な研究の土台になると考えています。
また、既製品を利用するだけではできない、オリジナルな研究ができる点も魅力です。冒头でお话しした金属の弾を打ち出す装置も手作りしており、今は约700尘/秒で射出ができるようになっているのですが、原理的には宇宙ゴミと同じ7办尘/秒が出せるはずなので、今后もその未知の领域に挑んでいきたいと考えています。シミュレーションソフトも既存のものを使いやすいように改良するなど、より良い研究环境を模索中です。
また、私は修士课程のときに阪神淡路大震灾を経験しており、いつか防灾に関わる研究ができればと考え続けてきました。その目标に近づくため、今后は鉄基形状记忆合金を、安全に建筑物に利用するための研究にも注力していければと考えています。
未来を切り拓く自律心と思考力
研究は新しいことを発见する行為なので、时には研究内容について理解してもらえないこともありますが、そんな中でも自分たちの成果に兴味を持ってもらったり、评価してもらうことは大きなモチベーションになっています。私は2005年から一年间、特别研究员としてフランスのメッツ大学にいたこともあり现地に友人がいるのですが、利害関係のない人から褒めていただくとやはり嬉しいです。海外での経験はもちろん、当时培った人脉は何にも代え难い财产だと感じています。
自身の海外経験も踏まえ当研究室では国际学会に参加する机会を多く设けており、学生に経験を积ませることで対応力や积极性を伸ばすと同时に、人间としての幅を広げています。経験値から未経験のことを予测することも能力の一つだと感じており、例えば最近は、インドに行く予定の学生に「现地の辛いものが食べられるように、今から惯れておかないとね」などと、未来を想像させるような声掛けをしています。笑い合える时间と、真面目に研究に取り组む时间のメリハリを大事にしています。
また、学生には「自律した人」になってほしいという思いもあり、社会でリーダーシップをとって活跃する力を育むために、上级生が下级生に指导する体制をとっています。卒业生の就职先としては鉄钢関係が多いですが、中には自分のやりたいことを见つめた结果、半导体関係といった研究内容とは异なる分野に进む人もいます。
高校生の皆さんは、自分次第でどのようにでも未来を広げることができます。多くの选択肢の中から自分が良いと思うものを选ぶためには情报が必须であり、质の良い情报を适切な形で手に入れるためには、自ら动くことが不可欠です。また、経験からくる直感も情报ソースの一つとしては大切です。自分の心の声を闻きつつ进路选びをしてください。
TAKESHI IWAMOTO
1995年4月 広島大学工学部第一類（機械系） 助手
2001年4月 広島大学大学院工学研究科機械システム工学専攻 助手
2005年2月 仏国メッツ大学機械および生産工学高等研究所 在外研究員
2007年4月 広島大学大学院工学研究科機械システム工学専攻 助教
2008年4月 大島商船高等専門学校情報工学科 非常勤講師
2009年4月 広島大学大学院工学研究院機械システム?応用力学部門 准教授
2012年9月 仏国国立メッツ工学院 招聘教授
2016年3月 中国西北工業大学航空学院 招聘教授
2017年10月 京都大学大学院エネルギー科学研究科 客員准教授
2019年7月 西北工業大学 招聘教授
2020年4月 広島大学大学院先進理工系科学研究科 准教授
