海外メディアの報道によると、ソウル国立大学（Seoul National University）の研究チームは、工学材料の耐荷重性と発泡材料の軽量性を兼ね備えた、新たな超軽量構造材料を開発した。研究チームは「3Dノードワインディング」と呼ばれる手法を用いて、メソスケールの炭素繊維格子を構築した。その強度重量比はアルミニウムに匹敵し、重量はアルミニウムの100分の1に過ぎない。関連する研究成果は学術誌『Nature Communications』に掲載され、継手や積層組み立てを必要とせずに高強度の軽量構造を構築する新たな方法を示している。
この方法は、構造設計における重要なボトルネック、すなわち複雑な三次元構造を個別の部品で組み立てる必要があるという点を打破した。この方法は組み立てを必要とせず、構造を連続システムとして構築するため、幾何学的複雑性と機械的完全性を同時に実現できる。
高強度構造の製造方法を再考する
ドローンやロボットから車両や航空宇宙システムに至るまで、高強度で軽量な材料は様々な用途で極めて重要である。現在の炭素繊維複合材料は、すでに高強度と低重量の利点を備えているが、通常は薄い層を積み重ねたり、複数の部品を組み立てたりして作られる。これらの工程は設計の自由度を制限し、層間や部品の接合部に脆弱な界面をもたらす。
3Dプリンティング複合材料のような比較的新しい方法でさえ、層ごとの製造に依存している。これにより内部に境界が形成され、荷重伝達が妨げられるため、構造の複雑性と機械的信頼性の間でトレードオフを強いられる。
単一の連続繊維で構造を構築する
これらの限界を克服するため、研究チームは全く異なる製造方法を開発した。材料を組み立てたり積み重ねたりするのではなく、単一の連続炭素繊維を三次元空間に直接配置して構造を定義するという方法である。
