材料科学に画期的な進展——新しいカーボン系材料『単層アモルファスカーボン（Monolayer Amorphous Carbon, MAC）』の誕生。シンガポール国立大学（NUS）とライス大学（Rice University）の科学者による共同研究で開発されたこの材料は、優れた強度と靭性を持ち、学術界で広く注目を集めている。
カタログ
強度と脆性の課題
たとえ最も硬い材料であっても、圧力の下では亀裂の発生を避けることは難しく、これは長年にわたり材料科学者が克服しようとしてきた課題である。グラフェンは非常に高い強度を持つが、その脆く割れやすい特性により、一度亀裂が生じると急速に広がり、構造の崩壊を引き起こすため、実用化に制約がある。
MACの独特な構造：強度と靭性を兼ね備える
MACの発見は、強度と靭性のトレードオフを打破することに成功した。グラフェンと同様に、MACも二次元または単原子層の厚さを持つ材料である。しかし、グラフェンとは異なり、MACは完全な結晶構造ではなく、結晶領域とアモルファス（非晶質）領域が交錯する複合材料である。この特異な構造により、MACはグラフェンの高強度を保持しつつ、その靭性はグラフェンの8倍にも及ぶ。この複合構造こそが、MACに独自の靭性をもたらしており、複合設計アプローチが二次元材料の脆性を低減する有効な手法である可能性を示唆している。
ライス大学材料科学およびナノエンジニアリングの大学院生であり、この研究の第一著者であるBongki Shinは次のように述べています：『この独特な構造は亀裂の進展を効果的に抑制し、材料が破断する前により多くのエネルギーを吸収することができます。』
二次元材料の応用可能性を拡張する
二次元材料はその独特な物理的および化学的特性により、電子製品、エネルギー貯蔵、センサー、ウェアラブルテクノロジーなどの分野で広範な応用の可能性を持っています。しかし、その固有の脆さは実際の応用における大きな障害となり続けています。
この課題を克服するために、科学者たちは二つの靭性向上戦略を提案しています。
外的靭性向上——薄膜に強化ナノ構造を追加する。
内的靭性向上——材料内部の構造を変化させて靭性を向上させる。
MACの構造は、ナノ複合材料の破壊靭性の研究に理想的な参考モデルを提供し、内的靭性向上戦略の実現可能性を証明しました。
科学的実証と未来の展開
研究者たちは走査型電子顕微鏡を用いて原位置引張試験を行い、MAC内での亀裂の形成と拡大過程をリアルタイムで観察しました。同時に、マサチューセッツ工科大学（MIT）のMarkus Buehlerチームは分子動力学シミュレーションを通じて、結晶領域とアモルファス領域の混合が材料の破壊エネルギーにどのように影響するかを原子レベルで解析しました。
『原子スケールで超薄型無秩序材料を合成し、イメージングすることは非常に挑戦的であり、過去には実現が難しかった』と、ライス大学材料科学およびナノエンジニアリングの助教授であり、この研究の責任著者であるYimo Hanは述べています。『ナノ材料の合成技術と高解像度イメージング技術の発展のおかげで、私たちは追加の層を必要とせず、二次元材料の靭性を大幅に向上させる新しい方法を発見しました。』
この研究成果は国際学術誌『Matter』に発表され、未来の二次元材料の設計と応用に新たな可能性を切り開きました。この発見は、材料の脆性を克服するための効果的な戦略を提供するだけでなく、高性能電子部品、柔軟なデバイス、先進的なセンサーの開発の基礎を築きました。
参考文献
- 画期的な二次元材料『単層アモルファスカーボン』が登場、靭性はグラフェンの8倍を超える
- A New Carbon Super-Material Is 8x Tougher Than Graphene
- 『単層アモルファスカーボンナノ複合材料の内的靭性向上』、著者：Bongki Shin、Bo Ni、Chee-Tat Toh、Doug Steinbach、Zhenze Yang、Lucas M. Sassi、Qing Ai、Kangdi Niu、Junhao Lin、Kazu Suenaga、Yimo Han、Markus J. Buehler、Marku、Hyaal 395 月 75 月，25 月 25 月 25月。 DOI: 10.1016/j.matt.2025.102000
（初めの画像の出典：Gustavo Raskoksy/ライス大学）
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…
