従来の課題 熱伝導率は固体中で熱がどれだけ効率よく伝わるかを表す指標です。この熱の担い手(熱キャリア)は、金属では電子、半導体や絶縁体では格子振動の準粒子であるフォノンが主役とされています。現在の熱工学では、熱キャリアの輸送特性を解明・制御することで熱伝導率や界面の熱抵抗を制御する取り組みがあり、特にフォノンの輸送・散乱に着目した熱伝導制御はフォノンエンジニアリングと銘打たれて数十年にわたって盛んに研究されています。電子・フォノン以外の熱キャリアの寄与も存在しますが、ほとんどの物質ではその寄与は非常に小さく、観測できたとしても極低...

従来の課題 何回負荷を繰り返し与えても材料が破断しない応力の上限値(疲労限度)は引張強度に比例して上昇します。しかし、引張強度が約1.4GPa(ギガパスカル)を超えると疲労限度がそれ以上向上しない、もしくは低下する“頭打ち”状態となります。たとえば、代表的な高強度鋼であるマルテンサイト鋼は、最も高強度な“焼き入れまま”状態では疲労限度が低いため、一般的に“焼き戻し熱処理”により強度を低下させた状態で用いられています。疲労限度が頭打ちになる詳しい仕組みはわかって...