自然の力で超強化！ミクロな海藻に学んだ「超タフな3Dプリント素材」が誕生！

3Dプリント技術が進化を続ける中、「バイオミミクリー（生物模倣）」というアプローチが注目を集めています。つまり、“自然のデザイン”をお手本にして、これまでにない素材や構造を生み出そうというもの。

そして今回、イタリアのジェノヴァ大学とアメリカのMIT（マサチューセッツ工科大学）の研究チームが、とんでもない素材を開発しました。なんと、“ミクロな海藻”を参考にして、驚異的な強度とエネルギー吸収性能を持つ3Dプリント素材を作ったのです！

モデルになったのは「珪藻（けいそう）」という微生物

今回の研究のヒントとなったのは、海に漂う「珪藻（けいそう）」という小さな藻類。肉眼では見えないほど小さいのに、地球上のCO₂の20〜50%を吸収してくれる、地球にとって重要な存在です。

しかも、この珪藻が持つ「フルストゥール」と呼ばれる殻は、とんでもない素材なんです。重さあたりの強度が自然界最強レベルで、しかも衝撃吸収性も抜群という、まさに“天然の超素材”。

研究チームは、この珪藻の複雑な構造を3Dプリンターで再現することに挑戦しました。

3Dプリントで再現された「自然界の神デザイン」

珪藻の殻は、ミクロ〜ナノレベルの細かい孔（穴）がびっしり並んだ、階層的で超複雑な構造をしています。それが「軽さ」「強さ」「浮力」「光の吸収効率」など、いろんな機能を両立させているんです。

今回、研究チームはこれをDesign for Additive Manufacturing（3Dプリント設計の考え方）で再現。数値シミュレーションや流体力学の解析も組み合わせながら、驚きの性能を実現しました。

最先端素材はこんなところに使える！

この「珪藻インスパイア素材」は、実用化にも大きな可能性を秘めています。たとえば…

• 自動車部品：軽くて頑丈、しかも空力性能アップ！

• CO₂回収フィルター：穴の多さと強さを兼ね備えた新世代膜材料

• 薬のデリバリーシステム：細かな孔で狙った場所にピンポイント放出

• ソフトロボット：しなやかで軽い、次世代のアクチュエーター素材

そして、研究チームが実際に作って検証したのが、3Dプリント製のヘルメット「D-HAT（ディーハット）」。従来のフォーム材やハニカム構造を超えるエネルギー吸収性能を持ち、まさに“守ってくれる科学”の結晶です。

自然のデザイン×3Dプリント＝未来のモノづくり

自然の叡智と3Dプリント技術が融合すれば、どれだけ新しい発想や製品が生まれ得るのか、この研究はその一端を垣間見せてくれているようです。

小さな珪藻の中に詰まった壮大な仕組みが、やがて私たちの身を守る製品や、地球を救う技術につながっていくかも、と考えると、このバイオミミクリーの可能性は無限大です。

まさに、“自然は最高のエンジニア”。3Dプリントの可能性、どこまで広がるのでしょうか？

参照：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202400419

 

 

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