Mueller が追求することを選択したほとんどのプロジェクトと同様に、これらのプロジェクトは、コンピューターで実行できることを物理的な領域にもたらします。 しかし、より一般的に言えば、彼女は常に「すごい」要素を探しています. 「プロジェクトを見て、『うわー、それが世界をどのように変えるかを本当に見ることができます』のようであれば、たとえそれを理解していなくても、それについてもっと知りたいと思うでしょう」と彼女は言います. 「私たちは、その背後に大きなビジョンがあり、最初に人々を惹きつけて楽しんでもらえるようなアイデアを選択しようとしています. その後、すべての科学的および技術的な詳細について話すことができます。」
マクロビジョンによるナノデザイン
ナノスケールで正確に設計された材料は、有用なオブジェクトを作成するのに十分なほどスケールアップされた場合、エキサイティングなアプリケーションを持つ可能性があります. カルロス・ポルテラは、マクロスケールでそれらを作るための新しい材料と技術を開発しています.
陶器のマグカップを床に落とすと、壊れる可能性が高くなります。 ただし、同じセラミック材料が非常に薄い場合、カルロス・ポルテラがビデオで実証できるように、奇妙なことが起こります。 彼のスクリーンには、一辺がわずか 120 マイクロメートルの立方体 (比較すると卵の殻は厚い) があり、相互接続されたセラミック殻のネットワークでできています。 ブリット (1961 年) とアレックス (1949 年) の d’Arbeloff 機械工学のキャリア開発助教授である Portela は、シェルの壁の 1 つを指しています。 「これはわずか 11 ナノメートルの厚さです」と彼は言います。 これは約 30 個の原子の幅に相当します。 「圧縮します [the cube] その高さの半分まで」と彼は付け加えます。 「セラミックに何を期待しますか？」
合理的な人なら誰でも、それが粉々に砕けることを期待するでしょう。 しかし、負荷がキューブを圧縮すると、スポンジのように座屈し、しわになります。 荷重が取り除かれると、立方体は跳ね返って元の形に戻ります。 「これは基本的にコーヒーマグと同じ素材です」とポーテラはにやにや笑って言い、机の上にあるものを指さした。 「そして驚くべきことに、亀裂すら見当たりません。」 まったく新しい物質のようです。
トアン・トリン
人類の歴史の中で、石、金属、セラミック、プラスチック、発泡体など、私たちが使ってきた材料の物理的特性は比較的限られていた、とポルテラは言う。 1 つの望ましいプロパティを取得するために、建築業者はしばしば別のプロパティで妥協する必要があります。 たとえば、硬い材料はそれほど軽くはありません。また、軽い材料はあまり硬くありません。
しかし、過去 10 年間で、エンジニアはナノスケールでの設計を開始し、これまで一緒に発見されたことのない望ましい特性を組み合わせた新しい材料を作成しました。 建築材料またはメタマテリアルとして知られているこれらは、セラミックやポリマーなどのよく知られた特性を持つ材料の組み合わせです。 しかし、それらがナノスケールでどのように構築されるかを操作すると、おなじみの前駆体とはまったく異なる振る舞いをします. Portela は、炭素構造は強度とエネルギー吸収性の両方を備えている可能性があり、金属材料は超軽量になるように設計できる可能性があると述べています。 他の材料は、音波を集束できるレンズとして機能させることができます。 飛行機やロケットの最大の制限要因は、それらが構築されている材料の重量であることを考えると、強力で軽量な新しい材料は、一定量の燃料で飛べる距離を劇的に伸ばすことができます.
キリアン コートを見下ろすポルテラの窓にある銀色の飛行機の模型は、彼が昔から飛行機を愛していたことを物語っています。 コロンビアで育った彼は、パイロットになりたいと思っていました。 彼は南カリフォルニア大学で航空宇宙工学を学び、パイロットの免許を取得しましたが、留学生として大手航空機会社でのインターンシップを確保するのに苦労しました。 それまでに、彼はナノエンジニアリングの可能性に魅了され、カリフォルニア工科大学でこのトピックの博士号プログラムに参加し、建築材料のパイオニアである Julia Greer ’97 に師事しました。 グリーアは、精密に調整された 3D プリンターを使用して、新しい特性を持つ材料になる可能性のある複雑なナノスケールの格子を作成する実験を行っていました。 「これに対する彼女のエネルギーと情熱は伝染性がありました」と Portela は言います。 「『これをやりたい』と思わせてくれました」
技術は革新的ですが、限界もあります。 厚さわずか数ミリメートルの立方体を印刷するには、プリンターで数か月とは言わないまでも数週間かかる場合があり、新しいオブジェクトの設計と作成は面倒です。 「実際のアプリケーションでは、ナノマテリアルを手に持つのに十分な大きさにする必要があります」と Portela は言います。 そこが彼の リサーチ 彼は建築材料を作るための新しい技術を開発しており、その中には 3D プリンターをまったく必要としないものもあります。