セラミックマトリックス複合材料（CMC）は、複数の材料の利点を統合できる新しいタイプの材料です。 それらはジェットエンジン、ガスタービン、ニッケル超合金工具でよく使用されるため、科学者に長い間支持されてきました。 その中で、酸化アルミニウム（Al2O3）と炭化タングステン（WC）は、非常に興味深い組み合わせのペアです。 前者は硬く、化学的に不活性であり、後者は超硬材料として使用できます。 残念ながら、満足のいく性能を備えたAl2O3-WCCMCはまだ誰も準備できていません。
最近、名古屋大学の科学者が率いる日本の科学者チームが、日本特殊陶業株式会社と協力して研究を行った。 彼らは、Al2O3-WC-CMCの製造過程で少量の二酸化ジルコニウム（ZrO2）を添加しました。 、そして最終的に& quot;スーパーハード& quot;を作成しました。 曲げ強度が2ギガパスカルを超えるAl2O3-WC-CMC。 主任研究者の西博士と松永博士は次のように述べています。& quot;これはこの分野の歴史の中で最高レベルです。"
研究者が原子分解走査透過電子顕微鏡を使用して、その超硬ZrO2強化Al2O3-WC-cmcの構造を研究したところ、Zr原子がAl2O3とWCシートの間の薄層にあることがわかりました。 西博士と松永博士は、「Al2O3とWCの界面は、一般的に複合材料の構造の弱点である」と指摘した。 その後、研究者は密度汎関数理論と呼ばれる数理物理学の分野の技術を使用して、ジルコニウム原子をシミュレートしました。 効果として、界面層のこれらのジルコニウム原子がCMCの安定性を高めることがわかります。
松永博士は、その潜在的な用途について、「私たちが開発した材料は、飛行機や自動車に使用される硬い金属部品を切断する金属加工装置の超硬材料として使用できます」と述べました。 実際、彼らは日本特殊陶業スパークプラグ株式会社に気づきました。エンジニアの多くがこれらの材料を市販の切削工具に使用し始めています。
