テキサス大学オースティン校の研究チームは最近、防塵、防眩、防曇の特性を持つだけでなく、サファイア本来の耐久性も維持する新しい「スーパーサファイア」ナノ構造の開発に成功した。自然からインスピレーションを得たこの画期的なイノベーションは、将来的にはエレクトロニクス、光学、宇宙、防衛の分野での応用が期待されており、現実世界での応用に向けて前進しています。
カタログ
サファイアのスーパーパワー
何度も落としても割れない携帯電話の画面、不快なぎらつきを解消するメガネ、埃がたまらない車のフロントガラスを想像してみてください。新しいサファイアナノ構造の出現により、これらのビジョンはすぐに現実になるかもしれません。
伝統的に、サファイアは、その並外れた硬度により傷がほとんどつかないことから、高性能アプリケーションで高く評価されています。しかし、その製造の難しさにより、顕微鏡分野での応用も制限されます。 「サファイアは、その極めて高い硬度やその他の優れた特性により価値の高い素材だが、こうした特性のせいで小規模生産が非常に難しい」と、テキサス大学オースティン校ウォーカー機械工学部の准教授で、この研究の主任科学者であるチハオ・チャン氏は述べた。
記録破りのナノ構造
張教授の研究チームは、新しいナノ構造技術によって、極めて高いアスペクト比を持つサファイアナノ構造を作り出すことに成功し、並外れた機能を持ちながら剛性と硬度の両方を維持できることを示した研究をMaterials Horizons誌に発表した。
これらのナノ構造は、従来のバルクサファイアよりも傷つきにくいですが、タングステンや従来のガラスに匹敵します。しかし、この技術は優れた防曇、防塵、防眩機能を備えており、セルフクリーニング機能も備えています。
「ナノ構造は壊れやすいと通常考えられていますが、私たちはサファイアでその問題を克服したので、この技術は素晴らしいです」と、最近博士号を取得したKun-Chieh Chien氏は語った。大学院生であり、この研究の筆頭著者の一人。
バイオニックデザインと 自浄作用
研究チームは自然界からインスピレーションを得て、サファイアのナノ構造の先細りの形状を蛾の目のデザインに似せ、光の浸透を高め、ぎらつきを軽減しました。さらに、高い表面エネルギーとアスペクト比の構造により、霧の結露を防ぐ超親水性表面を実現します。この技術は、超疎水性の表面を作り出すように調整することもでき、蓮華効果と同様に、水滴が素早く滑り落ちるようになります。
「私たちのサファイアナノ構造は、多機能性だけでなく、優れた機械的強度も備えているため、極めて高い耐久性と性能が求められる用途に最適です」と大学院生で共同筆頭著者のメフメット・ケペネクチ氏は述べた。
幅広い応用と将来の発展
この技術は多くの実用的な利点をもたらすでしょう。例えば、消費者にとっては、明るい日光の下でのスマートフォンの読みやすさが向上し、カメラレンズの曇りや反射が防止され、窓やフロントガラスがクリアに保たれます。
宇宙探査の分野では、この技術の防塵性により、他の惑星への着陸ミッション中に機器を塵から保護することができます。防衛用途では、より強力な赤外線センサーや防護窓の製造に使用されることが期待されています。
「私たちの自己洗浄サファイア表面は、重力だけで98.7パーセントの塵が除去されています」と、塵の付着実験を主導した学生のアンドリュー・タネル氏は語った。 「これは既存の塵埃除去技術を大幅に改善したもので、水資源が限られていて浄化が難しい宇宙環境に特に適しています。」
研究チームは現在、製造プロセスの拡大を積極的に進めており、ナノ構造の機械的・化学的特性を継続的に改善して機能性を高めています。彼らはこの技術を通じて現実世界に革命的な変化をもたらすことを望んでいます。
参考文献
- スーパーサファイアナノ構造は防塵、防眩、防曇性に優れ、多くの分野で革命をもたらすことが期待されています。
- Scientists Develop “Super Sapphire” That Resists Scratches, Glare, Fog, and More
- 「防眩性、防曇性、防塵性を備えた傷に強いサファイアナノ構造」著者：Kun-Chieh Chien、Mehmet Kepenekci、Andrew Tunell 和 Chih-Hao Chang，2025 年 2 月 11 日，Materials Horizons。 DOI: 10.1039/D4MH01844C
（写真提供：テキサス大学オースティン校）
研磨の方に、加工ニーズにより カスタマイズが最大効率に調整されるのは可能です。
どんな質問に答えるために、ぜひ私達に連絡する。
オーダーメイドのお見積もりについては、お気軽にお問い合わせください。
カスタマーサービス営業時間：月～金 09:00～18:00（台湾時間）
電話番号: +8867 223 1058
知りたいテーマや、はっきりしない電話があれば、Facebookにプライベートメッセージを送ってもいいですよ
ホンウェイ Facebook: https://www.facebook.com/honwaygroup
以下もご興味があるかもしれません…
