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液体

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1: 2019/05/10(金) 21:38:14.30 ID:CAP_USER
■高温高圧で存在する「超イオン氷」を瞬間的に再現、海王星と天王星の謎に迫る

 南極の海から家庭の冷凍庫まで、地球上にある氷はほぼ同じタイプだが、遠く離れた惑星では極端な温度と圧力によって、奇妙で多様な氷が形成されている。

 研究者はこのほど、新しい種類と見られる氷をX線でとらえることに成功した。「超イオン氷」という導電性の高い氷だ。5月8日付けで学術誌『ネイチャー』に発表された論文によると、この氷は、太陽の表面温度の半分ほどの高温と、100万~400万気圧という高圧下で存在する。

「数千度という温度ですが、間違いなくこれは氷の話です」と、研究チームを率いた米ローレンス・リバモア国立研究所の物理学者マリウス・ミヨー氏は言う。

 これだけの高温・高圧条件が地球上で自然にそろうことはないが、天王星や海王星といった、大量の水がある巨大惑星の深部では可能だと考えられる。これらの惑星は独特の磁場を持っており、その起源は謎に包まれている。今回の発見は、その謎を解く鍵になるのではないかと期待されている。
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/ph_thumb.jpeg

■18番目の氷

 水の結晶構造は、すでに17種類も知られている(SF作家カート・ヴォネガットの小説『猫のゆりかご』には恐ろしい「アイス・ナイン」という物質が登場するが、実在の「氷IX」はそれよりもずっと無害だ)。そして今から30年以上も前に、水に非常に高い圧力をかけると超イオン氷ができることが予想されていた。

 一般に超イオン導電体は、固体と液体の性質を兼ね備えている。結晶格子を作るのは固体と同じでも、その間を液体のように、電荷を運ぶイオンが自由に流れる。今回のように、水(H2O)の超イオン氷では、酸素の結晶格子の間を水素イオンが飛び回っている。

「物質の状態としては非常にエキゾチックです」と論文共著者で同研究所所属のフェデリカ・コッパリ氏は言う。

2018年、ミヨー氏とコッパリ氏らは、ダイヤモンドアンビルという装置とレーザーによる衝撃波を使って水を圧縮し、数ナノ秒(1ナノ秒は十億分の1秒)の間だけ氷にすることに成功した。氷になっている間は導電率が数百倍になっていて、超イオン氷であることを強く示唆していた。

 その後の最新の研究では、6基の大型レーザーを使って連続的に衝撃波を発生させ、薄い水の層に数百万気圧の高圧と1700~2700℃の高温を与えて氷にした。正確なタイミングでX線を照射して測定したところ(これも数ナノ秒しか持続しない)、酸素原子が確かに結晶構造をとっていることが明らかになった。

 酸素原子は、面心立方格子(立方体の8つの頂点と6つの面の中心に原子がある形)という高密度の配置になっていた。氷の結晶がこのような構造をとっているのが確認されたのはこれが初めてだ、とコッパリ氏は言う。研究チームは、この新しい18種類目の結晶構造を「氷XVIII」と呼ぼうと提案している。

https://cdn-natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/02.jpg

続きはソースで

https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/
ダウンロード (3)


引用元: 地球にない「熱い氷」初めて構造をとらえた 高温高圧で存在する「超イオン氷」[05/10]

地球にない「熱い氷」初めて構造をとらえた 高温高圧で存在する「超イオン氷」の続きを読む

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1: 2019/05/05(日) 22:50:27.49 ID:CAP_USER
■水素液化技術「磁気冷凍」実用化へ

水素を冷やして液化する。水素をエネルギーキャリアや燃料として使う水素社会では不可欠になる技術だ。だが30年近く、液化の原理は変わっていなかった。この原理が覆ろうとしている。強力な磁力を用いる磁気冷凍技術が実用レベルに上がってきたためだ。欧州2社がほぼ独占してきた液化装置市場に風穴を開けるかもしれない。液化技術のブレークスルーの背景には日本の材料研究がある。(文=小寺貴之)

■50年に2兆円市場、水素社会到来迫る

 「2030年に9000億円、50年に2兆円の水素流通が掲げられている。この水素市場を日本がリードするためには液化技術が欠かせない」と日本大学の西宮伸幸特任教授は強調する。政府の「水素基本戦略」では30年に水素1ノルマル立方メートル当たり30円で30万トン、50年を視野に入れて将来は1ノルマル立方メートル当たり20円で1000万トンの供給が目標として掲げられている。それぞれ国内だけで9000億円と2兆円の水素市場ができる計算になる。この巨大市場の獲得のため開発競争が進んでいる。

 水素をエネルギーキャリアとして使うため、有機ハイドライドとアンモニア、液化水素の三つの技術が開発されている。中でも液化水素は摩擦や熱損失などを無視した理論的な最大効率が98%と試算されている。他の2種は化学反応を介して液体を作るが、液化水素は液化と気化の物理現象を利用する。名久井恒司東京理科大特任教授は「物理プロセスはエネルギーを機械的に回収しやすい」と説明する。液化の排熱を回収し、気化する際の膨張を利用できれば飛躍的に効率が上がる。

■現状は3番目

https://c01.newswitch.jp/cover?url=http%3A%2F%2Fnewswitch.jp%2Fimg%2Fupload%2FphpyWULG2_5cc39e4beb108.jpg
           
 物質・材料研究機構は磁気冷凍技術でブレークスルーを起こそうとしている。物材機構の沼澤健則液体水素材料研究センターNIMS特別研究員らは液化効率40%を実現した。この磁気冷凍技術をもとに科学技術振興機構の未来社会創造事業として10年間で33億円を投じる大型プロジェクトが動きだした。目標は冷凍効率50%の液化装置の開発だ。沼澤特別研究員は「既存技術は欧州2社が特許を固めてしまった。だが基本原理は30年前のものを使い続けている。磁気冷凍は新しい技術。日本で知財を囲い込む」と意気込む。
https://c01.newswitch.jp/cover?url=http%3A%2F%2Fnewswitch.jp%2Fimg%2Fupload%2FphpnTCVDY_5cc39e5bb7530.jpg   

 磁気冷凍は磁性体に強力な磁場をかけて磁気モーメントを強制的にそろえる。磁場がなければモーメントはバラバラな方向を向く。強制的にモーメントをそろえる過程で磁性体から熱が排出され、磁場から解放されてモーメントがバラバラな方向を向く過程で周囲から熱を吸う。この発熱と吸熱を繰り返して水素ガスから熱を移す。

https://newswitch.jp/p/17474
ダウンロード (3)


引用元: 【磁気冷凍】欧州の牙城に日本が風穴か、2兆円の水素市場を掴むカギは材料研究[05/03]

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1: 2019/05/04(土) 12:13:36.98 ID:CAP_USER
元ライブドア社長で実業家の堀江貴文さんが出資する宇宙ベンチャー、インターステラテクノロジズ(IST)の小型ロケット「MO(モ)MO(モ)」3号機が4日午前5時45分、北海道大樹町から打ち上げられた。ロケットは数分後、民間単独のロケットとして国内で初めて高度100キロの宇宙空間に到達。打ち上げは成功した。機体は太平洋上に着水した。

 堀江さんはツイッターに「宇宙は遠かったけど、なんとか到達しました。高度約113km」と投稿した。

 MOMO3号機は全長9・9メートル、直径50センチ、重さ1150キロの液体燃料ロケット。市販の部品を使うなど低コストで開発した。今回の打ち上げ費用は数千万円。当初4月30日に打ち上げる予定だったが、燃料の液体酸素漏れが直前に分かった。部品の交換や発射場近くの強風のため、3度延期していた。

 ISTは、前身企業が始めた宇宙事業を継承して2013年に設立。MOMOで高度100キロ超の宇宙空間への到達を経て、高度500キロに重さ100キロ程度の小型衛星を打ち上げる新型ロケット「ZERO(ゼロ)」の開発をめざしている。

続きはソースで

https://www.asahicom.jp/articles/images/AS20190504000385_comm.jpg

https://www.asahi.com/articles/ASM521W3BM52ULBJ007.html
ダウンロード


引用元: 【宇宙開発】ホリエモンロケットMOMO3号機、打ち上げ成功 民間単独で国内初[05/04]

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1: 2019/03/14(木) 00:32:31.35 ID:CAP_USER
寒い冬の朝、口からハーッと息を吐く。息が白く見える。この白い息の正体は細かい水滴だ。体から出てきた息には、たくさんの水蒸気が含まれている。それが急に冷えて、それだけの水蒸気を含むことができない状態になる。空気が水蒸気を限度いっぱいまで含んでいる状態を「飽和」という。吐いた息は、それを超えて水蒸気を含んでしまっている「過飽和」の状態になる。その多すぎた分が液体に戻って細かい水滴となり、白い雲のようになって目に見える。

このときに欠かせないのが「エーロゾル(エアロゾル)」だ。エーロゾルとは、大気中に漂う固体や液体の微粒子のことだ。ものを燃やしたときに出る黒いすすや、工場の煙突などから排出される硫酸成分や硝酸成分から変化したものもある。過飽和の状態になった空気とエーロゾルが出合うと、余分な水蒸気がエーロゾルの周りにくっついて水滴になる。

空の雲も、白い息と同じしくみでできる。雲は、日差しを遮って地面に届く太陽熱の量を減らすし、地面から放射される熱を吸収する働きもある。雲のでき具合は、気象や気候の予測に大きく影響を与える。ところが、現在の科学では、雨を降らす雲の飽和、過飽和、エーロゾルの関係が、じゅうぶんによくわかっていない。雨雲の中がどれくらい過飽和になっているのかという基本的な事柄さえ、わからなかった。その推定に初めて成功したのが、東京大学の茂木信宏(もてき のぶひろ)助教らの研究グループだ。東京、沖縄での大気観測から得た雲中の過飽和度は0.08%。これまでは0.1%、1%などと推定されていた。

続きはソースで

図 雨雲の過飽和度を観測する手法の模式図。上昇気流の中の黒色炭素(初期トレーサー)と、落ちてきた雨粒に含まれている黒色炭素(除去されたトレーサー)のサイズの違いを調べ、それらを比較することで、雨雲の水蒸気の含みすぎ具合(過飽和度)を推定する。(茂木さんら研究グループ提供)
https://news.mynavi.jp/article/20190313-784294/images/001.jpg

https://news.mynavi.jp/article/20190313-784294/
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引用元: 【気象】雨雲が水分をどれくらい含みすぎて雨を降らせているのかが、初めてわかった[03/13]

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1: 2019/03/22(金) 14:54:01.16 ID:CAP_USER
映画「ターミネーター2」に登場するT-1000は液体金属のボディーを持っており、体を自由自在に変形させ、狭い隙間を通り抜けることができます。中国の研究チームがそんなT-1000を思わせるような、水平方向だけでなく垂直方向にも移動可能な液体金属を作り出すことに成功しました。
https://i.gzn.jp/img/2019/03/22/magnetic-liquid-metals-stretches-3d/00_m.jpg

Magnetic Liquid Metals Manipulated in the Three-Dimensional Free Space - ACS Applied Materials & Interfaces (ACS Publications)
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.8b22699

'Terminator'-like liquid metal moves and stretches in 3D space (video) | EurekAlert! Science News
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-03/acs-lm032019.php

新たに開発された液体金属がどのようなものになっているのかは、以下のムービーを見るとよくわかります。

‘Terminator’-like liquid metal moves and stretches - Headline Science
https://youtu.be/jFNpfD1sg6g



現在のところ、T-1000のように自由自在に形を変えることができるロボットは開発されていませんが……
https://i.gzn.jp/img/2019/03/22/magnetic-liquid-metals-stretches-3d/img-snap09533_m.jpg

ガリウムやある種の合金は常温で液体となり、高い伝導性や変形性を持っています。
https://i.gzn.jp/img/2019/03/22/magnetic-liquid-metals-stretches-3d/img-snap09534_m.jpg

これらの液体金属にニッケルや鉄といった磁性粒子を加えることで、研究者は磁石で動かすことができる液体金属を製造することが可能。しかし、ほとんどの磁性液体金属は高い表面張力を持っているため、水平方向にしか移動することができず、水中でしか操作することができません。中国の研究チームはこの問題を解決し、水平方向だけでなく垂直方向にも移動し、空気中でも形を保つことができる液体金属の開発を行いました。
https://i.gzn.jp/img/2019/03/22/magnetic-liquid-metals-stretches-3d/img-snap09535_m.jpg

続きはソースで

https://gigazine.net/news/20190322-magnetic-liquid-metals-stretches-3d/
images (1)


引用元: 【液体金属】「ターミネーター2」のT-1000のように水平方向だけでなく垂直方向にも動く液体金属の開発に成功[03/22]

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1: 2019/02/24(日) 13:53:38.24 ID:CAP_USER
筑波大学などのグループは、スケトウダラのゼラチンを使って、手術用の接着剤を開発した。肺の切除手術を受けた傷跡に使うと、ヒトの血液から作った従来の接着剤よりも強度が強く、呼吸したときに空気が漏れないという。

 肺がんの手術で、肺を切除した傷跡は、糸で縫い合わせても空気漏れを防ぐことができないため、現在はフィブリン接着剤を使っている。この接着剤はヒトの血液から作られているため、生体には優しいが、強度が低いうえ、呼吸時の肺の動きについていけない(追従性)という点で問題があった。
https://www.hazardlab.jp/contents/post_info/2/8/2/28293/20190219102007.png

■温める必要なし すぐ使える

 そこで、筑波大の佐藤幸夫教授と国立研究開発法人「物質・材料研究機構(NIMS)の田口哲志グループリーダーらは、スケソウダラから採取したゼラチンをもとに呼吸器外科専用の接着剤を開発した。

https://www.hazardlab.jp/contents/post_info/2/8/2/28293/20190219102212.png

続きはソースで

https://www.hazardlab.jp/contents/post_info/2/8/2/28293/20190219102305.png

ハザードラボ
https://www.hazardlab.jp/know/topics/detail/2/8/28293.html
ダウンロード (2)


引用元: 【医療】タラのゼラチンで手術用ボンド開発 塗って5秒で硬化 空気漏れず[02/23]

タラのゼラチンで手術用ボンド開発 塗って5秒で硬化 空気漏れずの続きを読む
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