熱の流れ

異なる二つの材料を組み合わせると、そこには必ず「界面」が生まれます。熱は、一つの材料の中だけを移動しているわけではありません。材料から材料へ移るとき、熱はこの界面を越えていきます。私が注目しているのは、この「材料と材料の間」です。

材料ではなく、「間」を見る

材料開発では、それぞれの材料が持つ物性が重要な評価対象になります。しかしながら、複数の材料を組み合わせた構造では、その性能が単純に足し算になるとは限りません。

二つの材料が接する場所で、何が起こるのか。
熱はそこで、どのように受け渡されるのか。
材料単体を見るだけでなく、材料と材料の関係を見る。

この視点に立つと、材料設計の考え方が変わってきます。

界面も、設計する対象になる

表面層と機能層。
機能層と基材。

一つの構造の中には、いくつもの界面が存在します。それぞれの界面を熱が通過し、構造全体へと伝わっていきます。だとすれば、「どの材料を使うか」だけではなく、「材料と材料の間をどうつなぐか」も設計できるのではないか。私は、ここに着目しています。界面を単なる材料の境界として考えるのではなく、機能を持たせることのできる領域として捉える。それが、界面制御という考え方です。

CNP由来準グラフェンと界面

私はCNP由来準グラフェンについて、材料そのものの特性だけではなく、他の材料と組み合わせたときに、界面でどのような機能を担わせることができるかという視点から研究を進めてきました。重要なのは、準グラフェンだけで何かを置き換えることではありません。既存材料には、それぞれ長年培われてきた役割があります。その役割を生かしながら、材料と材料の間に新しい機能を加えていく。ここに、準グラフェンを「材料」としてだけではなく、機能層として捉える意味があります。

材料設計から、界面設計へ

材料Aの性能。
材料Bの性能。
そして、その二つをつなぐ界面。

これらを一体として考えることによって、熱に対する設計の自由度はさらに広がります。材料そのものを変えるのではなく、材料と材料の関係を変える。私は、この「間」にまだ多くの可能性が残されていると考えています。熱の流れを考えるとき、見るべきものは材料だけではありません。その材料と材料の間で、何が起きているのか。界面から考えることで、これまでとは異なる熱制御の姿が見えてくるのではないでしょうか。そして、この考え方をもう一歩進めると、材料と材料の関係を設計し、その界面で熱の流れを律するという材料のあり方に行き着きます。私は、こうした材料のあり方を「構律材」という考え方で捉えています。CNP由来準グラフェンの可能性もまた、その先にあります。