形を覚える金属　〜形状記憶合金の魅力〜| 愛知教育大学北村一浩教授

愛知教育大学教育学部中等教育教員養成課程技術専攻北村一浩教授

形を覚える金属　〜形状記憶合金の魅力〜

愛知教育大学
教育学部中等教育教員養成課程技術専攻

北村一浩教授

30分のミニ講義を聴講しよう！形を覚える金属　〜形状記憶合金の魅力〜

形状記憶合金は、温めると原子の並び方が変わり、あらかじめ記憶させた形に戻る機能材料です。この合金は、スマートフォンのカメラのオートフォーカスや、シャワーの温度調節機構などに応用されています。形状記憶合金の魅力についてお話しします。

先生からのメッセージ

その時々で、興味のあることや好きなことに夢中になって取り組み、それを続けましょう。興味があることを調べ、考えて知るというプロセスが、社会に出た時に役に立ちます。私は学生の就職支援も行っていますが、企業が求めているのは、そうした学ぶ姿勢や意欲です。専門性の高い仕事など、学んだ内容が必要になる分野ももちろんあります。でも、何かに一生懸命取り組んでいるか、その経験があるかが問われることが多いのです。
ぜひ、高校や大学時代は、好きなことや興味のあることに懸命に取り組んでください。

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夢ナビ講義も読んでみよう温度で動いて形が変わる、形状記憶合金の可能性

スマホや宇宙ロケットにも使われる素材温度によって形が変わる、形状記憶合金という金属は、実は私たちの身の回りでもよく使われています。これは一定の温度になると元の形に戻る金属で、電気やコイル、センサも不要、エネルギーを変換するアクチュエータも使わずに、熱によって金属が動くことが最大の特徴です。形状記憶合金をバネ状にすると温度を感知して伸び縮みするので、火災報知器やスプリンクラー、温水シャワーの温度調整、炊飯器の圧力調整部分などに使われています。
少量の電気を使って伸び縮みさせることもでき、スマホのカメラ機能や、宇宙ロケットの切り離し部分などにも使われています。省スペースで省電力、軽量化に貢献する合金なのです。特性を調整して、医療器具としても活用形状記憶合金は、ニッケルとチタンを合成してつくられます。この割合を変えたり、熱処理を変えたりすることで、形が回復する温度や、弾性といった性質を変えることができます。柔軟性にも長（た）けていて、人の体温で元に戻るようにした医療器具もあります。血管を広げる器具や、がん細胞のある臓器に直接薬を届ける器具、内視鏡などにも使われています。医療現場では、なくてはならない素材にもなっています。アイデア次第で、広がる活用分野さらに、力を加えても元の形に戻ろうとする弾力性があるので、これを利用して、農作業をする人の腕を支える作業補助具や、介護をする人の腰への負担を軽減する器具も開発されています。教育の分野ではエネルギー変換の教材などに利用して、科学技術の楽しさを伝えるアイテムとして活用されています。
また、これまではワイヤー材としての製品が中心でしたが、3Dプリンタや鋳造（ちゅうぞう）法を用いて立体的な加工も可能となりつつあります。複雑な形状ができれば、まったく新しい緩衝材といった商品開発も可能となります。とてもユニークで特徴のある形状記憶合金は、アイデア次第で活用の幅がますます広がるでしょう。