図1

.

は じ

め

当日の公開講演会の様子．に1980年後半から1990年代にかけて，TiAl をはじめとする構造用金属間化合物研究ブームがあった．同世代の四人の筆者らは，金属間化合物研究全盛期に学生・若手研究者時代を過ごし，金属間化合物に関わる研究に邁進した．構造用金属間化合物を研究していた筆者ら(吉見，細田，中野)が現在，高温構造材料から生体材料・生体組織研究まで研究分野を広げてきた経緯とその根底を流れる学理については， 2012 年のまてりあ第 51 巻第 4 月号の「最近の研究」に紹介されている．
「最近の研究」を記すきっかけは，上記 3 人が，最先端・次世代研究開発支援プログラム(以下，NEXT プログラムと略す)の支援を受け，グリーンイノベーション・ライフイノベーション分野で研究展開をおこなっており，研究成果をも

図2

公開講演開催案内のポスター．3 大学 1 研究所の連携の様子を，それぞれのシンボルマークを用いて，連携の様子を表現している（デザイナー
西田美菜子氏）．とに国民と対話する目的で第一回公開講演会を東工大(2011年10月15日)にて開催したことによる．講演会は大盛況に終わり，国民との対話の大切さとともに，所属機関を越えた連の開会の挨拶の後，岩崎琢哉先生(阪大)の巧みな司会・進行携型公開講演会開催の重要性を感じることとなった．

により，会場の聴衆を巻き込んだ双方向型の講演会となっ

あれから一年が経過し，今回は大阪の地で，さらに物質・た．講演開催案内のポスター(図)には， NIMS カラーの材料研究機構(NIMS)が共催に加わり，NIMS 御手洗の基調青と筑波山のトレードマークを背景に，東工大の象徴である講演を加えた 4 名により「最先端・次世代研究開発支援プツバメが，阪大の象徴である銀杏の葉と東北大の萩の葉を加ログラム( NEXT プログラム)研究者が語る3大えて，飛びまわる連携の模様が表現されている．また各講演

グリーン・ライフイノベーションへ者の質疑応答を含めた 40 分の講演の後に総合討論を行い，の材料研究最前線」というタイトルで， 2012 年 10 月 27日，研究をベースにしたイノベーションへの思いを語った．本稿

大阪大学中之島センターにて講演会を実施した．

では，各講演や総合討論の内容を含めた当日の様子を紹介さ

学主催連携公開講演会

第2回

講演会には高校生を含めた 70 名を超える方々に参加いたせていただく．

だき，広い講義室がいっぱいとなった(図)．大阪大の中野



談

話室ト変態の違い，形状記憶効果を示さない金属の変形と形状記.
件のグリーンイノベーション関連講演

超高温エネルギー変換への材料研究最前線(吉見)

憶合金の変形の違いを模式的な原子配列図を用いて，わかり易く説明した．その結果，後半の目指すべき研究に対する受講者の理解が深まったことが，アンケート結果からも垣間見

先頭を切って，吉見が水蒸気エンジンの模型を使っての熱えた．その後，形状記憶合金( TiNi )の応用例について紹介

機関の簡単な原理を紹介することによって，化石燃料を使っすることで来場者に親しみやすい材料であることを強調しつた効率的なエネルギー変換の重要性について説明した(図つ，今後の新たな応用展開としての高温構造部材，特にジェ)．動画を駆使しての説明で，専門外の一般の方々の興味をットエンジンへの応用の可能性について紹介した．一方で，引きつけていた．その上で，現在，最も高出力を達成していマルテンサイト変態温度の上昇と高温での大きな形状回復量る熱機関，ガスタービンやジェットエンジンのエネルギー効の両立には限界がある現状を示した．そのブレークスルーと率に対する課題が，その心臓部である高圧タービンブレードして，御手洗がターゲットとしている TiPd や TiPt をベーの耐熱性にあることを指摘した．この問題を根本的に解決すスにした新規高温形状記憶合金の可能性，さらに第三元素添るためには，高圧タービンブレードで使用されているニッケ加によって機能(変態温度変化，形状回復，高温強度など)をル基超合金よりも高融点で高温強度に優れる超高温材料の開自在に制御できる可能性を紹介した．最後に， NEXT プロ発が重要であり，超高温材料としてモリブデン基合金が極めグラムの支援により設計した，小さな試験片の歪を非接触でて有望であることを解説した．こうした開発ストラテジーに測定可能な高温試験機( Shimadzu AG X )を紹介すること基づいて， NEXT プログラムで推進中のモリブデン基合金で，新材料開発のための装置開発の一端を身近に感じていたの開発最前線を紹介した．吉見にとって，ニッケル基超合金だいた．の耐熱性を凌ぐ金属材料と言えば，融点のほか，密度，弾性その後の質問は，高融点の元素を添加することによる合金率を含む強度，耐酸化性，さらには可採埋蔵量など，様々な溶解性やエンジンへの応用に関するもの等，来場者が身近に要素においてモリブデンは最有力候補であり，その点を特に感じる話題と新合金に対する期待が中心であった．

強調した．

.

講演中，「材料屋の腕の見せ所」という言葉をしばしば用いたこともあって，添加元素や構成相の選択に対する目のつけどころについての質問をいただいた．また講演後，モリブ件のライフイノベーション関連講演

血管の病気を治す材料研究最前線(細田)デンの価格など資源的な問題や，タービンブレード作製上の細田は金属材料の特徴を簡単に述べたあと，金属材料の医課題について個別に質問をいただき，新しい耐熱合金に対す療への応用について紹介した．さらに，形状記憶合金が医療る関心と期待を実感した．

以外のエネルギー分野でも大変有望であることを理解いただ

形を記憶する機能材料研究最前線(御手洗)

くため，形状記憶合金熱エンジンの原理を平易な言葉で説明
し，来場者の目の前で熱エンジン模型がお湯で動く様子を実

御手洗は，独立行政法人の物質・材料研究機構(NIMS)の演した(図)．この模型は子供たちへの科学への興味を増進概略を紹介した後に講演をスタートした．来場者の中には，する目的で細田研にて手作りで作製し，科学や研究を紹介す

政府直轄で運営されてきた研究所について，何をしているのるイベント，サイエンスカフェなどで子供たちに配布していか具体的にはわからないという方もいたため， NIMS に親るものであり，今回も学生や来場者の方々に配布した．駆動

しみを持ってもらう意味で極めて効果的であった．さらに自の様子を示した動画は細田研 HP に掲載しているので，ご覧

身の研究を紹介するために，形状記憶効果がマルテンサイトいただければ幸いである．形状記憶合金が加熱(お湯)により変態により生じること，拡散をともなう変態とマルテンサイ

連続かつ高速で回転することに来場者も大いに興味を持ったようで，講演途中直ぐに「なぜ動くのか」という質問があったが，考えていただくために即答はせず，最後に種明かしを図3

吉見(東北大)の講演の様子．

ま て り あ 第52巻 第 1 号(2013)
Materia Japan

図4

配布した形状記憶合金を用いた熱エンジン模型．

した．あわせて，弾性率の異なる鉄，銅，超弾性合金(母相ただいたこと，さらには追加質問をいただき，その興味の高状態)，形状記憶合金(マルテンサイト状態)を会場全体に回さに驚くとともに，多くの方に異なる視点からの骨の見方に覧して実際に触れてもらう機会を設けた．同じ金属材料で関心を持っていただいたことに，公開講演会の醍醐味を感じも，その性質が大きく異なることを肌で感じてもらうことた．

は，たいへん効果的であった．
医療用では，形状記憶効果も重要であるが，超弾性特性が.

総合討論

特に重要である．その理由は，弾性変形では達成できない数パーセント以上の大きな可逆変形を達成するだけでなく，変講演後に行われた総合討論では，各講演者から，自分の研形量によらず一定の保持力が維持できることが必要な場面も究の中で，特にイノベーションであると思われる点について多いためである．日本人は，加齢にともなって心疾患と脳血総括を行った(図)．

管疾患という血管の疾病が増すが，これら血管治療には形状

吉見は， 1940 年代から半世紀以上にわたって高圧タービ

記憶・超弾性合金が重要な役割を果たす．低侵襲性血管内治

ンブレードに使用されてきたニッケル基超合金を置き換えた療においては，材料のレントゲン像影性が重要であることをいという耐熱材料のイノベーション，タングステンのような説明し，また，その目的で研究しているレントゲン像影性の資源が偏在しているものへの依存度を下げ，健全な資源調達

良い AuTiCo 超弾性合金の開発状況を紹介した．の中で新たな硬質材料を創製するイノベーション，そして，最後に，予想される市場規模についての説明を行ったとこ

今後，より深刻化する化石燃料の需給問題を少しでも緩和すろ，コストや採算性に関する質問が寄せられた．さらに，珍ることができるようなエネルギー・イノベーションの 3 点

しい型の狭心症の患者を身内に持つ方から必要なステントにを指摘した．化石燃料の需給問題に関しては，昨今の欧米のついての質問や，形状記憶合金熱エンジンの効率や課題など

国際会議でも産油量の減少を前提とした議論をしばしば耳にに関する質問もあり，幅広い層の来場者ゆえの多様性に富むするようになり，ジェットエンジンのエネルギー効率向上関心が伺われた．休憩中や講演会終了後にも多くの方が実際

は，船舶や航空機運輸の分野では切迫した課題となっていに熱エンジン模型に触れ，その動きを体験する様子は，来場る．欧米でもシェールガスが大いに注目を集めているが，エ者の科学に対する知的好奇心の高さを感じる場面であった．

ネルギー密度の観点からすれば，天然ガスで石油と同等の出

人工関節・骨代替への材料研究最前線(中野)

力を得るためには，燃焼ガスの更なる高温化が必要である．
超高温材料への期待は今後益々高まることは必至である．

中野は，骨に関する話題提供と，骨疾患になった場合に必御手洗は，ジェットエンジンなどに使われる高温材料の研須となる人工関節や骨代替材料の開発状況，ならびに未来に究に対するイノベーション，そして，形状記憶合金の研究に向けた医療展開を紹介した．私達の骨に対するイメージは，対するイノベーションの 2 点を挙げた．従来，ジェットエ通常，非常に身近な存在である．しかし，実際に自分の骨をンジンを含む高温機器の熱効率を向上させるための材料研究見たことのある人はほとんどいるはずもなく，骨は近くて遠は，耐熱性，耐酸化特性の向上が主であったが，高温形状記い存在であることを，多くの方に再認識いただいた．

憶合金をジェットエンジンに組み込むことにより，エンジンさらに，「骨密度が骨強度を決める支配因子ではなく，材の設計を大きく変え，エンジン構造のイノベーションにつな料工学的な骨配向性が重要であること」については，医学とがる可能性がある．また，高温形状記憶合金は，従来の構造材料工学が結び付く一つの重要な例として説明した．特に，材料特性(高温強度，クリープ特性など)に加えて，形状回復骨再生過程において，骨密度と骨配向性が異なる挙動を示すという機能性を備えており，新たな高温材料の可能性を秘めことは来場者にとって新鮮な話題であったようで，その後のている．形状記憶合金のこれまでの応用分野は，生活用品か質疑でも質問が集中した．実際，骨折や骨粗鬆症などの骨疾患にて病院で受診する際，レントゲンや CT などで診断することが多いため，骨密度という概念は来場者に浸透しているようであった．しかし，実際には骨がコラーゲンやアパタイトによって緻密に細部まで制御された配向化構造・機能部材であることまではほとんどの来場者は知らず，骨配向性という新規概念を取り入れた人工関節や骨代替材料の設計法が骨医療を変えていくことを紹介した．さらに，患者毎に最適な機能を発揮するためのインプラントの設計法として電子ビー
ム積層造形法を紹介したが，溶解・鋳造による金属材料の作製に馴染みがあるためか，来場者にとって，三次元的に自由形状で金属材料を造形できることは新鮮であったようである．
帰宅後，早速来場者の一人からメールをいただき，ご本人のブログに骨の不思議についての講演内容をまとめて掲載い図5

総合討論会の様子．

談話

室

ら始まり，最近は医療分野に大きな市場を展開している．形状記憶合金が医療分野で応用されるようになって 30 年経ち，高温形状記憶合金のような新たな応用分野を開拓することは，形状記憶合金の研究分野をさらに活性化することができるものと期待される．
細田は，医療機器の革新による治療技術の進歩と，それによる長寿命化が本研究のイノベーションであると説明した．
例えば，良好な超弾性と生体適合性を有し，かつレントゲン造影性が良く，従来の材料に代替できる材料が開発されれば，それによって医療機器が進歩し，数年レベルで平均寿命が延びる可能性がある．このように，材料技術の革新は，そ

図6

講演後の講演者と司会者の記念撮影．向かって左から，吉見（東北大），細田（東工大），岩崎（大阪大），御手洗（NIMS），中野（大阪大）．

れがそのまま技術の革新的進歩につながるため，新機能を持つ材料の開発が重要である．および，現状では，医療機器の多くは外国製品であり，日本は医療機器では大きな貿易赤字

尚，本講演会は，大阪大学工学研究科長の掛下知行教授の国である．また，これら外国製の医療機器の多くが多重の特ご支援，さらには大阪大学大型教育研究プロジェクト支援室許により守られている．その状況の下で新医療技術を開発すの岩崎琢哉特任研究員，川人よし恵特任研究員をはじめとするためには，基本特許である材料自身を新規に発明し機器展る大阪大，東工大，東北大， NIMS の関係各位のご尽力に開するしか無い．このようにして日本発の製品開発を行うこより開催することができた．図は講演会終了後に，司会をともイノベーションである．

務めていただいた岩崎先生と筆者らの写真である．

中野は，骨関連医療のイノベーションは材料工学から起こ当日の模様は，動画として録画され，下記に示す各研究者る可能性を指摘し，“骨量・骨密度(アパタイトの存在量)」のホームページにて公開されている．

医療”から“「骨質(例えば，骨配向性)」医療”へと未来医吉見(東北大)http://www.ultra-htm.org/

療が変わる可能性を示した．さらにこうした骨への解析・診

御手洗(NIMS)

断指標が変わり，より正確になることによって，人工関節やhttp://www.nims.go.jp/units/hightempmatu/functional

骨代替材料の設計指針が根本から覆るだけでなく，疾患治

structurematg/mitarai.html

療，再生医療，そして創薬にもイノベーションが広がること

細田(東工大)

を示唆した．

http//www.mater.pi.titech.ac.jp/index.html

四演者ともどもイノベーションに対する認識の根幹は，共通であり，「材料のイノベーションなくして，未来は語るこ

中野(大阪大)
http://www.mat.eng.osakau.ac.jp/msp6/nakano/とができない」で統一されていた．
独 日本学術振興会
本講演会で公開した研究成果は，

.

お わりに

最先端・次世代研究開発支援プログラム( NEXT プログラム)の以下の課題への支援によるものである．「タービン燃焼効率講演会の締めくくりに，講演者を代表して細田から挨拶が改善のための高温用温度感知型変位制御材料の設計(研究代あり，材料研究者がそれぞれの専門分野の基礎学問をしっか表者御手洗容子)」，「究極の耐熱性を有する超高温材料のり修め，専門分野から派生もしくはスピンオフすることで，創製と超高温特性の評価(研究代表者吉見享祐)」，「3 大成

様々な分野に研究を展開し，ブレークスルーを可能にするこ

人病の革新的血管治療を実現する安全・高 X 線造影性・磁とが強調された．また高校生に向けては，高校の授業では材場駆動形状可変材料の発展(研究代表者細田秀樹)」，「骨微料に相当する科目が無いため，材料工学・科学というものに細構造から学ぶ骨生体材料学の構築と骨配向化制御(研究代

なかなか実感が湧きにくいが，将来も日本が工業先進国であ表者中野貴由)」．この場を借りて厚く御礼申し上げます．

り続けるためには，是非，若い学生諸君に材料工学に興味を(2012年11月 8 日受理)

持ち，こうした未来のある道に進んで欲しいとのメッセージ(連絡先〒3050047 つくば市千現 121)が伝えられた．

ま て り あ 第52巻 第 1 号(2013)
Materia Japan