なぜ自転車も「マグネシウム」が好きなのか？

何？自転車もマグネシウムが大好き？

この車は主にマグネシウム合金で作られていることがわかりました！

マグネシウムの密度は1立方センチメートルあたりわずか1.74グラムで、これはアルミニウムの約3分の2、鋼鉄の約4分の1に相当します。現在、マグネシウムは私たちの日常の用途で使用されている最も軽い金属材料です。

マグネシウムは密度が非常に低いため、マグネシウムやマグネシウム合金を使って自転車、バイク、自動車、電車の部品を作れば、乗り物の重量を大幅に減らし、より軽く、より速く走れるようになります。さらに、衝撃吸収性に優れたマグネシウム合金により、乗車時の快適性も向上します。さらに重要なのは、マグネシウム合金などの軽量金属を使用することで、自動車やバイクから「排出される」二酸化炭素を削減し、地球環境をより良く保護できるということです。

マグネシウム合金は飛行機、ロケット、衛星の部品にも使用でき、燃料消費量を削減できます。

マグネシウムは密度が低いだけでなく、熱をよく放散し、振動を減らし、さらには電磁放射を遮蔽することもできます。さらに、マグネシウム合金は、次世代の電池材料や水素貯蔵材料として非常に有望です。水素貯蔵の分野では、マグネシウム合金は水素の輸送と貯蔵の専門家です。

マグネシウム合金は、魔法のように、ガス状の水素を自身の「体内」に「吸収」し、必要に応じて水素を「吐き出す」ことができます。マグネシウム合金を使用して「吸入」および「吐出」すると、高圧水素ボンベを使用するよりも安全であるだけでなく、より多くの量の「吸入」および「吐出」が可能になります。これにより、携帯電話の充電、街灯の点灯、自動車への水素充填、衛星の打ち上げなど、あらゆる用途に水素を簡単かつ安全に利用できるようになります。

それだけでなく、私たちの体はマグネシウムなしでは生きられません。マグネシウムが不足すると、カルシウムが体内に「入り込む」ことが難しくなり、あるいはカルシウムが体内で「ストライキ」を起こして適切に機能しなくなります。時間が経つと、腕や脚に麻痺を感じやすくなります。誤って骨を折ってしまった場合、マグネシウム合金は骨折部位をしっかりと固定し、治癒を早め、さらには骨折の再発を防ぐのに役立ちます。

マグネシウムにはたくさんの利点があります。何かデメリットはないのか？と疑問に思うかもしれません。

もちろん！つまり、マグネシウムの塑性変形能力は鉄やアルミニウムに比べて相対的に劣っているのです。この問題が解決されなければ、マグネシウムを他の金属と混ぜてマグネシウム合金を作り、さまざまな日用品にすることは容易ではないでしょう。

学校への行き帰りにラッシュアワーの交通渋滞に遭遇したことがあるのではないでしょうか？当時は、数少ない車線に大量の車が集中し、交通渋滞が起きやすかった。このとき、一部の車に隣の新しい車線を「飛ばす」か「借りる」ようにして、ずらしたスペースで走らせれば、地上の混雑の問題はすぐに緩和されるでしょう。

従来の方法でマグネシウム合金を加工することは、混雑した車線でスポーツカーを運転するようなものです。移動することはもちろん、走ることもまったくできません。

この混雑した「レーン」を緩和し、高速通過の秘密を発見できる者は、新しい道を開く鍵を手に入れるでしょう!重慶大学の潘復生院士はこの点で目覚ましい成果を達成した。

過去には、多くの金属合金が対称的な加工方法を使用して加工されていました。この方法は、2本の麺棒を使って金属材料を平らにするようなものです。しかし、マグネシウム合金の「ボディ構造」は「これに応えない」。対称的な処理を追求すればするほど、パフォーマンスは悪くなります。

パン・フーシェン氏は「まるで扉を開けて、他の人が発見できなかった世界を発見したようなものだ。また別の扉を開けたくなる。好奇心は科学研究の大きな原動力だ」と語った。

強い好奇心から、潘復生氏と彼のチームは科学研究の「探査作戦」を開始しました。 「問題を研究するたびに、何が起こっているのかを知りたくなります。私たちはそれに夢中なのです。」

この魅力のおかげで、潘復生は丸々 228 時間、つまり 10 日と 9 晩、研究室に滞在することができました。突然の停電がなかったら、彼は仕事を止めなかったかもしれない。

潘復生は、「マグネシウム」自体の特性が強すぎて、マグネシウム合金の「ボディ構造」についてはどうしようもないので、角度を変えて「麺棒」を変えることはできないかと考えていました。科学技術革新においては、逆転の発想を学ぶことも非常に重要です。

この考えに従って、パン・フーシェン氏と彼のチームは、新しい処理方法を求めて何度も調査と実験を始めました。しかし、「麺棒」を変えるのは本当に難しいです。困難を恐れず、もっと実験して、もっと挑戦してください。

潘復生の粘り強さにより、チームはついに伝統的な圧延や押し出しとは異なる世界初の新しい非対称加工技術を発明し、伝統的な強化・靭化理論とは異なる「固溶強化・塑性化」理論を開発しました。

この技術を使用してマグネシウム合金を加工すると、「レーン」上のマグネシウム原子をレーンから「飛ばす」か、隣の新しい「レーン」を借りて、混雑した「レーン」を通過するより便利な方法を見つけることができます。このようにして、マグネシウムとマグネシウム合金の塑性変形能力は大幅に向上し、欠点を克服したマグネシウム合金は最終的にすべての人にさらに良いサービスを提供できるようになります。

マグネシウムとマグネシウム合金は、魔法のような軽量グリーン素材として、輸送、航空宇宙、通信などの多くの重要な分野で活用されてきました。もちろん、まだ発見されていない機能もあるはずですし、まだ発見されていない応用分野もたくさんあるはずです。そして、これらの「探索活動」は、皆さんの継続を待っています。

出典：重慶市産学研協力推進協会

著者：潘福生、中国工程院院士、重慶大学教授、重慶科学技術協会会長

レビュー専門家：重慶科学コミュニケーション専門家グループ主任専門家、重慶電子工学専門学校教授、茅毅氏

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