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高層ビル、エキゾチックな車、ロケットの打ち上げなど、ある種の物事は単にあなたの注意を必要とします。おそらく、溶接はその中には含まれません。あなたは、このテーマについて一度も考えずに一生を終えたかもしれません。溶接が米国の国民総生産の推定 50% に影響を与えていることに驚かれるかもしれません 。それがなければ、あの素晴らしい超高層ビルも、車も、ロケットも存在しなかったでしょう。

溶接は本質的には、2 つの金属片を接合する単純な方法です。金属を接合するには他の方法（リベット留め、ろう付け、はんだ付けなど）もありますが、強度、効率、汎用性の点で溶接が選択される方法となっています。

さまざまな溶接方法がたくさんあり、常にさらに多くの方法が発明されています。一部の方法では、熱を使用して 2 つの金属を本質的に一緒に溶かし、多くの場合、結合剤として機能する「フィラー金属」を接合部に追加します。圧力を利用して金属を結合させる方法や、熱と圧力の両方を組み合わせて使用​​する方法もあります。接合される金属片が変化しないはんだ付けやろう付けとは異なり、溶接プロセスでは常にワークピースが変化します。

これは些細な点のように思えるかもしれませんが、実際、なぜ溶接によってこれほど強力な接合が生じるのかを理解する上で非常に重要です。はんだ付けおよびろう付けのプロセスでは、3 番目の材料 (融点が低い) を混合物に導入することによって、2 つの金属片が接合されます。この 3 番目の材料を元のピースの表面間で溶かすことで、ピースが結合されます。ただし、結合の強さは接合材と同じくらいです。一方、溶接では中間業者が省かれ、元の部品が直接互いに接合されます。その結果、多くの場合、素材自体と同じくらい強い、強力な結合力が得られます。

この記事では、溶接がどのように機能するかを詳しく見ていきます。また、溶接の多数の用途のいくつかと、それをすべて実現するために必要な専門知識と機器についても検討します。その前に、すべてがどこから始まったのか見てみましょう。

溶接の歴史

生産溶接にはあらゆる電力と精密機械が関与しているため、溶接は比較的新しいプロセスであると考えるかもしれません。実際、溶接は何千年も前から存在しています。溶接の初期の例はアイルランドからインドに至るまでの場所で発見されており、中には青銅器時代にまで遡るものもあります。当然のことながら、これらの文明には、現在溶接工が利用できる膨大な数の工具や機械がありませんでした。彼らはどうやって溶接できたのでしょうか？

彼らが使用したプロセスは鍛造溶接として知られています。プロセスを開始するために、鍛冶屋は金属を明るい赤色になるまで加熱します（ただし、まだ融点には達していません）。次に、鍛冶屋は 2 つの部品を少し重ねて金床に置き、叩き合わせます。鍛接には複数の制限があります。鍛造溶接できるのは比較的柔らかい金属のみであり、このプロセスには非常に労力がかかります。しかし、電気のない場所では、このプロセスは依然として使用されています。

19 世紀までは鍛接が唯一のゲームでした。しかし、産業革命が始まると、数多くの発見が溶接を急速に前進させました。電気に関する研究により、電極と電気アークが得られました。原始的なトーチも世紀半ばまでに開発されました。どちらの発見も次世紀の溶接方法に大きく影響することになります。

1800 年代後半までに、溶接を製造の原動力とする部品の多くが整備されました。それでも、この時代の手法は完璧ではありませんでした。酸化（金属が大気中の酸素粒子と結合するプロセス）は溶接プロセス中に発生し、溶接部が多孔質になり脆くなりました。このような溶接は作業者に重大な危険をもたらしました。たとえば、1895 年から 1905 年にかけて、粗末に作られたボイラーが毎日爆発し、その過程で数千人が死亡しました 。明らかに、より優れた溶接方法が緊急に必要とされていました。次のいくつかのセクションでは、取引ツールを詳しく見ることから始めて、これらの新しく改良された手法について詳しく学びます。

海上および宇宙での溶接

ダイバー溶接工は、通常、アーク溶接 (火炎を使用しない) を使用して、船や石油掘削装置を定期的に修理します。宇宙溶接はスペクトルの対極に位置します。宇宙の真空は、溶接現場と相互作用するガスがないため、溶接に理想的な環境を作り出します。宇宙溶接は、国際宇宙ステーションのような大規模な事業を可能にします。

業界の溶接ツール

ここまでで、溶接が必ずしも複雑なプロセスではないことがおわかりいただけたかもしれません。数時間でいくつかの溶接方法の基礎を学ぶことができます。ただし、チェスと同様に、溶接も学ぶのは簡単ですが、習得するのは困難です。プロの溶接工は、仕事を行う際に考慮すべきさまざまな変数が山ほどあります。しかし、どんなに複雑な仕事であっても、それを成し遂げるために必要なのは、溶接装置、溶接する材料、安全装置の 3 つだけです。

自宅の作業場で時折使用する最も基本的な溶接装置は、100 ドル以下で入手できます。通常、これらのリグは、シールド付き金属アーク溶接( SMAW ) またはスティック溶接用にセットアップされます。多くのユニットはコントロールにオン/オフ スイッチのみを備えているため、操作が簡単です。トーチ溶接リグは小型で扱いやすいため、一般的に使用されています。これらのトーチは、フィラーロッドとともに炎にオキシアセチレンを使用します。しかし、一部のリグ (レーザービーム溶接で使用されるリグなど) は非常に高価で複雑なため、産業用途でのみ使用されます。

材料に関しては、溶接が他のものよりはるかに簡単なものもあります。 スチールは、その強度、手頃な価格、溶接性の点で優れた選択肢となります。一般に、鋼が強いほど溶接は難しくなります。したがって、溶接を念頭に置いていくつかの鋼合金が開発されました。もちろん、鋳鉄、青銅、アルミニウム、さらにはチタンを含むほとんどすべての金属を溶接できますが、後者は金属の反応性が非常に高いため、高度に保護された雰囲気が必要です。

何を溶接する場合でも、安全第一を忘れないでください。溶接を実際に見たことがあれば、そのプロセスが生み出す目のくらむような明るさを証言できるでしょう。溶接部位を保護せずに直接見ると、角膜に砂が入ったような痛みを伴う炎症、いわゆるアークアイが発生する可能性があります。優れた溶接マスクが溶接服装の必須条件であるのも不思議ではありません。

溶接マスクにはさまざまなスタイルがあります。最も単純なものには、溶接工が溶接中に覗く暗いパネルがあります。より高度なマスクは、溶接現場が明るくなると自動的に暗くなります。まばゆいばかりの明るさに加えて、溶接では最高 10,000 度 (摂氏 5,538 度) の温度と火花のシャワーが発生するため、丈夫な手袋と長袖シャツが必要になります。

最後に、溶接方法によっては、適切な換気が重要です。溶接工は、鉛、水銀、一酸化炭素などの有害物質にさらされる可能性があります。通気フードは、作業スペースに煙が蓄積するのを防ぎます。

溶接の工程

全員準備が整い、溶接を開始する準備が整いました。現在行われているほとんどの溶接は、アーク溶接とトーチ溶接の 2 つのカテゴリのいずれかに分類されます。

アーク溶接では、電気アークを使用して被削材と溶接接合部の溶加材 (溶接棒と呼ばれることもあります) を溶かします。アーク溶接では、溶接材料またはその他の金属表面にアース線を取り付けます。電極リードとして知られる別のワイヤが溶接される材料上に配置されます。リードが材料から引き抜かれると、電気アークが発生します。これは、車のバッテリーからジャンパー ケーブルを引き抜くときに見られる火花に少し似ています。次に、アークはワークピースを、ワークピースの接合を助けるフィラー材料とともに溶かします。

溶接接合部にフィラーを供給するには、確かな手と細部への目を必要とします。ロッドが溶けるにつれて、溶接工は小さく安定した往復運動を使用して接合部に充填材を継続的に供給する必要があります。これらの動きにより、溶接部に独特の外観が与えられます。速度が速すぎたり遅すぎたり、アークを材料に近づけすぎたり遠ざけたりすると、溶接が不十分になる可能性があります。

被覆金属アーク溶接 (SMAW またはスティック溶接)、ガス金属アーク溶接(より一般的には金属イナートガス( MIG )溶接として知られています)、およびガスタングステンアーク溶接(タングステンイナートガス( TIG )溶接と呼ばれることが多い) はすべてアーク溶接の例です。 。

これら 3 つの一般的な方法には、それぞれ固有の利点と欠点があります。たとえば、スティック溶接は安価で習得が簡単です。また、他の方法よりも遅く、汎用性が低くなります。逆に、TIG溶接は習得が難しく、精巧な溶接装置が必要です。ただし、TIG 溶接は高品質の溶接を実現し、他の方法では不可能な材料を溶接できます。

トーチ溶接は、もう 1 つの一般的な溶接方法です。このプロセスでは通常、酸素アセチレントーチを使用して加工材料と溶接棒を溶かします。溶接工はトーチとロッドを同時に制御するため、溶接を大幅に制御できます。トーチ溶接は工業的にはあまり一般的ではなくなりましたが、メンテナンスや修理作業、彫刻などには依然として頻繁に使用されています（詳細は後述）。

極限まで溶接

白熱した電気アークやトーチは子供の遊びではありませんが、溶接にはもっと極端な方法があります。爆発溶接は、強力な爆発の爆風によって生じる圧力を利用して金属を接合します。レーザービーム溶接は、強力なレーザーを利用して金属を溶かします。超音波溶接は、高周波振動を使用して金属分子を共振させ、接合させます。

産業（そして芸術）における溶接

米国では約50万人の溶接工が雇用されている。米国労働省は、溶接の専門職はゆっくりと成長すると予想していますが、供給が不足しているため、優秀な溶接工には多大なチャンスがあると予測しています。さらに、多くの溶接プロセスは自動化できません。プロセスの設定と検査に溶接工の専門知識が必要な場合も含まれます。

溶接の仕事のほとんどは、さまざまな業界の製造に関連しています。自動車メーカー、造船会社、商業建設、橋梁建設など、溶接用途のリストは数え切れないほどあります。溶接工は などの機関で認定資格を取得できますが、独自の認定方法を考案している企業もあります。

他の職業と同様に、溶接にもさまざまな給与が用意されています。溶接工の時給は平均約 15 ドルですが、専門知識と経験がある人はさらに多くの収入を得られます。たとえば、水中溶接工は年間 10 万ドル以上を稼ぐことができます 。溶接工のほとんどは男性ですが、何千人もの女性も溶接工として生計を立てています。たとえば、女性溶接工は第二次世界大戦中に造船において重要な役割を果たしました。

溶接のより興味深い使用法の 1 つは、アート コミュニティからのものです。これまでに発見された最初の溶接例には、インドのデリーの鉄の柱や、1,000 年以上前の黄金のボウルやゴブレットなどの芸術作品がありました。セントルイスのゲートウェイ アーチ (高さ 630 フィート (192 メートル)、1,000 年続くように作られたもの) やブリュッセルのアトミウム (高さ 334 フィート (102 メートル) の原子への賛辞) のような建造物は、芸術がどれほど遠くまで到達したかを示しています。溶接の登場です。

芸術的な溶接の伝統は今も強く残っており、溶接によって個人のアーティストであっても数トンもの重さの巨大な彫刻を作成することが可能になります。アーティストは溶接業界のほんの一部を占めていますが、溶接の可能性を何百万人もの人々に見せることができます。

溶接や気になる便利なツールに関するリンクをさらに読んでください。

Bean の構築

シカゴのミレニアム パークを訪れたことがある人なら、そのおなじみの形から「豆」という愛称で親しまれている彫刻、クラウド ゲートに気づいたことでしょう。見逃すのは難しいです。クラウド ゲートは高さ 9 メートル (30 フィート)、長さ 60 フィート (18 メートル) を超え、高度に磨かれたステンレス鋼板で覆われています。内部にはアーク溶接で組み立てられた巨大な鉄骨フレームが入っています。この彫刻の 168 枚のステンレス鋼の外板は、内部フレームにステッチ溶接 (アーク溶接技術) され、鏡面仕上げに磨かれ、風の街に独特の魅力を生み出しました。

竹は地球上で最も再生力のある植物です。そして、世界にはさまざまな種が存在し、その用途は私たちの想像力によってのみ制限されます。フルートからインフラの要素に至るまで、あらゆるものを作るために何千年も使用されてきました。今日、竹は織物、床材、家具、トイレットペーパー、さらには自転車など、さまざまなものの原材料となっています。

イネ科のスーパーヒーローである竹の真の天才は、その柔軟性、回復力、生態学的持続可能性にあります。しかし、自転車の組み立てに関して言えば、竹はユニークな代替品です。鋼鉄よりも耐久性が高く、カーボンファイバーよりも耐衝撃性に優れ、建築フレームに使用される他のどの素材よりも優れた振動吸収性を備えています。スチールよりもはるかに軽く、振動するアルミニウムよりも快適で、カーボンファイバーよりも安価です。

竹自転車の名匠

カリフォルニア州ラセルバビーチの自転車技術の先駆者でありオーナーでもあるクレイグ・カルフィー氏をご紹介します。 1991 年、ツール・ド・フランスで 3 回チャンピオンになったグレッグ・レモンの支援を受けて、Calfee はツール・ド・フランスに出場するための初のオールカーボンバイクを製作しました。また、世界クラスの革新者であり、竹製バイクフレームのメーカーでもあります。

「1995年、私は通常自転車に使用されない素材で自転車を作りたいと思っていました」とカルフィーは電子メールで共有し、竹を使って仕事をしようと思った最初のきっかけを思い出した。 「これは、インターバイクと呼ばれる大きな見本市で注目を集めるための単なる楽しい斬新なコンセプトでした。しかし、できれば乗りやすく、優れたパフォーマンスを発揮したいと考えていました。また、カーボンファイバーで開発したファイバーラッピング方法を活用したかったのです。ほとんど何でも参加できました。」

そして残りは歴史です。

なぜ竹を使うのか?

では、なぜ竹が自転車のフレームを作るための理想的な代替素材となるのでしょうか?

「竹はほとんどどこでも、たいていは無料で入手できます」と Calfee 氏は説明します。 「他のフレーム建築材料よりも振動を吸収します。使用するのに高価な工具は必要ありません。さらに、見た目を良くするために塗装も必要ありません。基本的なクリアコートで十分です。」

驚くべきことに、竹製バイクはフレーム自体以外にも多くの部品が竹から作られており、その多くは溶接なしで組み立てることができます。

「フレームチューブは丸ごと竹の棒で、ジョイントは繊維にエポキシを含浸させたものです」とカルフィー氏は言う。 「通常は麻の繊維を使用しますが、竹の繊維を含む強力な繊維なら何でも使用できます。また、ハンドルバー、ステム、シートポスト、フォークも竹で作りました。フェンダーやホイールのリムも同様に竹で作りました。ファイバーラッピング技術。竹管を留め合わせて固定することから始まり、接着剤で固定具に固定し、固定具から外してエポキシに浸したファイバーで包み、ヤスリで研磨します。滑らかな仕上がりです」と彼は言います。

竹には特有の課題がある

竹を使った建築には課題がないわけではありません。割れないように適切に密閉する必要があります。また、工業材料とは異なり、竹は本来、サイズ、形状、直径、厚さが一定ではありません。しかし、Calfee には、何が機能し、何が機能しないかを判断する上で長年の経験があります。

「竹の加工に必要な『ルール』に慣れる必要があるだけです。すべての素材に独自の特異性や『ルール』があるのと同じように、竹も例外ではありません」とカルフィー氏は言います。 「たとえば、鉄で製品を作る場合は、鉄の腐食に対処しなければなりません。竹の場合は、水分含有量の変化によって引き起こされる割れの問題に対処しなければなりません。そのため、しっかりと密閉する必要があります」と彼は言います。 。

パフォーマンスに関しては、バンブーバイクはあらゆる地形での走行に適しており、ある意味では他のバイクよりも優れています。

「振動減衰（振動の制限）の側面は非常に顕著です」と Calfee 氏は言います。 「そして、振動を減らすと疲労が軽減されることが証明されています。また、竹はカーボンファイバーや薄肉アルミニウムよりも酷使に耐えます。しかし、その主な特徴は環境に優しく、入手が容易であることです。竹は炭素を隔離するため、二酸化炭素排出量はマイナスになります。」

竹製バイクを購入する理由

世界中で、毎年 5 台の竹製バイクが販売されています。 Calfee 社は、一流のカスタム バイクと DIY キットの両方を製造していますが、竹の美的側面とその性能に対する好奇心が間違いなく購入要素であると述べていますが、環境に配慮した自転車に投資したいという欲求もまた重要であると述べています。大抽選会。

「DIY キットを使用すると、大工のスキルを持つ人にとっては自転車のフレームを簡単に作ることができます。木から物を作る経験がほとんどない人にとっては、学習曲線が必要になります。また、美しく仕上げるには仕上げ作業に時間がかかります。アクセスできる人であれば、特定の電動工具を使うと作業が早くなります。そのため、ものづくりが好きな人には、当社の最新キットがお買い得です。そのため、クラスやグループで費用を分担するのに最適です。」カルフィー。 「Calfee の竹製フレームは受注生産で、かなり高価です。竹製バイクはかなり安価で、組み立て済みのものも在庫にあります。

「まだ言及されていない最も興味深い側面の1つは、オーナーからのものです。彼らは、バイクのおかげで気分が良くなったようだと報告しています。それは振動減衰に関連していると思いますが、ライダーを結びつけるバイクの能力である可能性もあります」それは人間の原始的な本能です」とカーフィー氏は思います。 「構造を理解するのに障壁はありません。他のバイクではそれを完全に理解するために冶金や複合材料の技術的な理解が必要ですが、竹は地面から生えてくるだけです。」

竹バイクはテクノロジーと自然を即時的かつ持続可能な方法で融合させ、燃料や道路などの基本的なインフラが不足している国での交通手段として利用可能です。過去 15 年間に、カルフィーはアフリカへ約 20 回旅行し、コンゴ、ガーナ、リベリア、ウガンダ、ザンビアで自転車のフレーム構造を教え、多くの企業の立ち上げと運営を支援しました。

「竹製バイクの初期の段階で私が衝撃を受けたことの 1 つは、誰でもどこでも簡単にバイクを組み立てることができるということです。電気は必要ありません。接着剤が硬化する間竹を所定の位置に保持するための固定具は、非常に単純なものか、より工業的なものにすることができます。そのため、発展途上国での日よけツリー事業や工場生産、そしてその中間のあらゆる事業が可能になります」とカルフィー氏は述べています。

「これにより、巨額の先行投資をすることなく、ビジネスを有機的に成長させることができます」と Calfee 氏は言います。 「私たちはアフリカで 10 社の中小企業の立ち上げを支援し、さらに 10 社ほどがアイデアを真似て他の人によって始められました。いくつかの企業は成長し、繁栄し、ヨーロッパや北米に輸出しました。その他の企業は依然として地元向けのカスタム バイクを製造する小さな店のままです」使用。”

バンブーバイクの将来に対する Calfee の希望は、人々が製品をデザインしたり素材を選択したりする際に、より自然で持続可能なソリューションを考えるよう促し続けることです。

「創造的思考のための例や実験学習モデルとして竹自転車を使用する学校プログラムがあれば素晴らしいと思います」と Calfee 氏は言います。 「生物学、環境科学、幾何学、実践的な製造スキル、経営管理、起業家精神などのテーマはすべて、竹自転車製作コースで教えることができます。課題は、環境に配慮し、手作り品を大切にする人をより多く見つけることです。自転車を買うなら最安値。」

あなたはおそらく、バスルームのシンクの上やシャワー中に立って、こう疑問に思ったことがあるでしょう。どうして自分の髪が鋼鉄のかみそりの刃を鈍らせることができるのでしょうか?髪の毛は太さのためにありますが、さあ。ステンレス製のカミソリ刃です！それはちょっと古い髪の毛よりも強いはずですよね？

科学者たちは同じことを疑問に思っていましたが、今では答えが得られています。その答えは不均一性です。

間一髪の勝者

確かに髪は鋼よりも柔らかいです。あなた自身もこれに気づいたかもしれません。これはカミソリの刃に使用されるステンレス鋼とほぼ同じです。しかし、私たちが髭剃りに使用するカミソリの刃は、すぐに切れ味が悪くなってしまいます。 MIT 材料科学工学部の科学者チームはその理由を解明したいと考えており、その結果は 2020 年 8 月 6 日付の雑誌に掲載されました。

研究者のジャンルカ・ロッシオリ氏は、使い捨てカミソリで自分のひげを剃り、走査型電子顕微鏡で検査するために研究室に持ち込んだ。彼は、金属の端が予想どおりに丸くなったり磨耗していないことに気づきました。むしろ、欠けたりひび割れたりしていました。

そこで彼は、自分と研究室仲間の毛髪を使用して、より管理されたテストを行うために、研究室に機械化されたシェービング装置を作成しました。機械全体が電子顕微鏡の中に収まります。ハンディ。

古いカミソリの刃を切り落とす

ロシオリ氏とその研究の共著者らが発見したのは、刃で切断される前に髪が曲がる可能性がある場合、刃の刃先に欠けが生じる可能性が高いということだった。そこでチームは、さまざまな毛髪、さまざまな切断角度、加えられる力の方向、刃に使用される材質など、より多くのバリエーションを備えたコンピュータ シミュレーションを作成するためにさらに作業を進めました。

彼らは、チップが次の 3 つの条件下で発生することを発見しました。

「私たちのシミュレーションは、材料の不均質性がどのようにその材料にかかる応力を増大させ、たとえ髪の毛のような柔らかい材料によって応力が加えられたとしても、亀裂が成長する可能性があることを説明しています」と、トーマス・B・キングのアソシエートであるC・セム・タサン氏は述べています。マサチューセッツ工科大学の冶金学の教授であり、研究者でもあります。

「不均一」とは、ブレードの材質が完全に均一ではないことを意味します。微細な欠陥があり、髪と接触すると欠けが発生します。そして、切りくずが 1 つあるところには、さらに多くの切りくずが発生し、刃が鈍くなります。

研究者らは現在、より鋭利で長持ちする刃を実現する、より均質な、つまり均一な材料の開発に取り組んでいます。

アスファルトと聞くと、道路や高速道路にある黒いタール状のものを想像しますよね？しかし、それは正確には正しくありません。

「アスファルトは道路にある液体です」と、アスファルトの設計と建設で博士号を取得した NAPA のエンジニアリング、研究、技術担当副社長の J. リチャード ウィリス博士は言います。 「それは岩を結び付ける結合剤です。」

では、アスファルトは何でできているのでしょうか？アスファルトは原油から得られ、タールは石炭から得られます。

道路はアスファルト舗装です

アスファルトは地球にも自然に存在しており、ロサンゼルスやトリニダードのラ ブレア タール ピットのように、地下からの石油が地表に上がってきた湖があり、そこは世界最大のアスファルトの天然鉱床です。

しかし、今日のバインダーの最も一般的な製造方法は石油精製プロセスです。アスファルトは石油バレルの中で最も重い物質です。それは基本的に老廃物です。

「アスファルトは底に沈殿する重い残留物です」とウィリス氏は言う。エネルギーとして利用することができないため、物質を結びつける粘着性のある物質として新たな命を吹き込まれます。さまざまな量や種類の岩石や他の物質と組み合わされて、最終的には私たちが車で走行する混合物になります。道路は実際にはアスファルト混合物、または「アスファルト舗装」と呼ぶ方が適切です。

アスファルトの歴史

石油精製の話ばかり聞くと、アスファルトが比較的現代の発明のように聞こえるかもしれませんが、道路でアスファルトが最初に使用された記録は紀元前 615 年のバビロンでした。によると、ナボポラッサル王の治世中、行列の通りの舗装にはアスファルトと焼きレンガが使用されたという。ローマ人は、風呂や水道などの構造物を密閉するためにそれを使用しました。英国の探検家ウォルター・ローリー卿が 1595 年にトリニダードのピッチ湖に現れたとき、船のコーキングにアスファルトを使用しました。

「歴史を通じて、道路以外の用途でも使用されてきました」とウィリス氏は言う。 1800 年代には、道路のバインダーとして使用することがより一般的になりました。スコットランドのターンパイクを建設したジョン・ラウドン・マクアダムは、道路の粉塵とメンテナンスを減らすためにホットタールを添加しました。この方法により、運転条件も改善されました。

米国では、アスファルト混合物（アスファルト コンクリート）が 1860 年代に初めて登場し、最初の「真のアスファルト舗装」は 1870 年にベルギー人のエドモンド J. デスメットによってニューアークに敷設されました。フランスの自然舗装の高速道路をモデルに作られました。その後、デスメットはワシントン D.C. のペンシルベニア通りをトリニダード産のアスファルトで舗装し、その耐久性をさらに証明しました。

進取的な化学者や発明家たちはすぐに、さまざまな名前で登場したアスファルト舗装混合物のさまざまなブレンドの特許を申請しました。産業が成長するにつれて、都市は仕上がりや材料に対する保証を要求し始めました。 1900 年代初頭までは、ほぼすべてのアスファルトが天然資源から来ていましたが、1901 年にマサチューセッツ州イースト ケンブリッジに最初の近代的なアスファルト プラントが稼働し、自動車が増加すると、より良い道路を求める声がアスファルト産業を活性化しました。 1907 年までに、天然アスファルトの生産は精製石油アスファルトに取って代わられました。

「人々はより良​​い交通手段を求め始めました」とウィリス氏は説明する。 「人々が岩をつなぎ合わせるためにアスファルトを使い始めた道路は、人々が慣れ親しんでいた従来の未舗装の道路よりも長く持ちこたえることができました。」砂利道と舗装された道路での運転では、大きく異なる体験が得られました。最後に、まだ舗装された土で作られている米国の道路を変革するのに役立ち、米国に

今日のアスファルトセメントの使用方法

アスファルトは道路に関連することが最も多いですが、最も広範囲に使用されているのは道路ですが、アスファルトはさまざまな目的に使用されています。によると、米国内の 270 万マイル (430 万キロ) 以上の舗装道路のうち、94 パーセントがアスファルトで舗装されています。

しかし興味深いことに、そのすべてには、約 95 パーセントの石、砂、砂利とわずか 5 パーセントのアスファルト セメントの混合物が含まれています。アスファルトは駐車場、空港の滑走路、競馬場にも使用されています。

「アスファルトは非常に柔軟で多用途な製品です」とウィリス氏は説明します。養魚池や貯水池の裏地に使用したり、テニスコートなどのスポーツ目的に使用したりできます。数年前、ミネアポリスのフィールドのベースサーフェスとして選ばれました。

ウィリス氏によると、アスファルト生産の初期の頃から、業界は新製品の革新を続け、より科学的かつ厳密になったという。

「私たちはミックスをエンジニアリングする方法を変えました」と彼は言います。 「私たちは今日、業界と州の仕組みに大きな変化が見られる時代にいます。」アスファルト研究者は、高度な試験方法を使用して、性能の向上を目指してきました。新しい材料、添加剤、技術を取り入れて、さまざまなレシピがさまざまな温度や気候でどのように機能するかを学ぼうとしています。

主要な更新の 1 つは、工場でのアスファルトの製造温度を下げる (WMA) の創設であり、これによりエネルギー使用量が削減され、製造と道路舗装の両方で時間が節約されます。によると、WMA はまた、燃料排出物、煙霧、臭気への曝露を軽減することで労働条件を改善します。

アスファルトとアスファルト舗装の改良に対する批判

おそらくアスファルトは環境に優しいものとは考えられていないでしょう。アスファルトは自動車と石油生産という主要な汚染物質と自然に連携しているため、部分的には関連性による罪がある可能性がある。そして、否定的な意見の一部は正当化されます。アスファルトは反射率が低いため、都市ヒートアイランド（UHI）効果の重大な原因であることが判明していると、アッバス・モハジェラニ、ジェイソン・バカリック、トリスタン・ジェフリー・ベイリーは2017年の記事で書いています。 「。」暑い夏の日に高速道路の渋滞に座っていた人なら誰でもそれを証明できるでしょう。

UHI へのアスファルトの貢献に関しては、従来のアスファルト舗装を材料で修正したり、敷設後に処理して反射率を高めることができると述べています。何十年もの間、これは駐車場や高速道路などの路面で時々実施されてきました。 EPA には、透水性舗装の例として、多孔質アスファルトとゴム引きアスファルトが含まれます。

アスファルトは、不浸透性であること、溶けたときに発生するガス、道路や屋根を舗装するときに労働者がさらされる煙などの理由でも悪い評価を受けています。 （OSHA）は、これらの煙は頭痛、皮膚の発疹、疲労、さらには皮膚がんを引き起こす可能性があると述べています。 OSHA の基準は特にアスファルトガスに対処するものではありませんが、政府は暴露の制御は「工学的制御、行政措置、および個人用保護具」を通じて行うことができるとしています。

そしてもちろん、アスファルトが石油から作られているという事実はまだあります。しかし、アスファルトには環境に良い面でも優れた性質があります。

100%リサイクルへの取り組み

「多くの人が知らないのは、アスファルト業界が実際に行っている環境に優しい取り組みのすべてです」とウィリス氏は言う。まず、アスファルトは 100% リサイクル可能であり、さらに重要なことに、実際にリサイクルされるということです。では、8,220 万トン (7,450 万トン) の再生アスファルト舗装 (RAP) が新しい混合物に戻されました。これは、米国で敷設されたすべてのアスファルト混合物には約 21 パーセントの RAP が含まれていることを意味します。実際、米国で人々が毎年リサイクルするすべての品目（紙、プラスチック、アルミニウム）の合計重量は、アスファルト産業が年間リサイクルする RAP の重量の一部（約 68 パーセント）に相当します。

「これは私たちがリサイクルする材料の 1 つにすぎません」とウィリス氏は言います。 「私たちはこの国で最も活発なリサイクル産業です。」同社はまた、一部の州で混合物の改質剤として使用されているタイヤゴムの最大のリサイクル業者の 1 つです。屋根板も新しいアスファルト混合物にリサイクルされており、業界はプラスチックがどのように議論に加わるかを検討しています。 「人々が私たちにそのような質問を持ち込むと、私たちは解決策を見つけようとします。」

道路の建設には多くの工学と材料科学が投入されます。現在、アスファルト道路は「永久舗装」の概念に基づいて設計されており、少なくとも 40 年以上持続するように設計されています。定期的なメンテナンスは、12 ～ 20 年ごとにアスファルトの表面を「フライス加工」し、上部の 1 インチほどを取り除き、新しいオーバーレイと交換することで構成されます。この上部インチはリサイクル可能であり、定期的なオーバーレイにより「これらの道路を走行する車両の乗り心地と燃料消費量が大幅に改善される」とのことです。

未来のアスファルト

ホバーカーの時代が来るまでは、アスファルトの道路が残る可能性が高い。そして業界は、製品と生産において革新を続けることを計画しています。ウィリス氏は、自律型ローラーや機器などの最近の進歩や、トレーニングでの仮想現実の使用の増加について説明します。

「私はテクノロジーが業界の将来の大きな部分を占めると考えています」と彼は言います。アスファルトの専門家はビッグデータの処理が上手になるにつれて、それを生産や配置に使用してリアルタイムで効率を向上させることができます。ある日、彼は道路にナノセンサーを備えたインテリジェントな舗装があり、舗装の挙動や耐久性についてのフィードバックを提供することさえできるようになりました。 「私たちの道路はさらにスマートになるでしょう。私たちは、一般の人々のライディングエクスペリエンスを真に向上させるテクノロジーを手に入れました。」

重要なポイント

冷熱はんだごては、はんだ付けのルールを破るかに見えるツールです。他のはんだごてと同様に、低温では柔らかくなり、冷えると固まる合金であるはんだを溶かします。はんだ（「ソーダー」と読みます）は電子部品の接続によく使用されますが、宝飾品やステンドグラスの作成にも使用できます。適切な種類のはんだを使用すれば、鍋やフライパンなどの金属容器を修理したり、長いパイプを互いに接続したりすることもできます。

ただし、ほとんどのはんだごては壁のコンセントに差し込みますが、Cold Heat ツールは電池を使用します。従来のアイロンは非常に熱くなり、再び冷却するのに長い時間がかかりますが、コールドヒートツールは加熱して一部のはんだを溶かし、ほぼ瞬時に冷却することができます。あるテレビのデモンストレーションでは、誰かがこのツールを使用し、膨らませた風船に先端を置きましたが、風船は割れませんでした。

従来のはんだごてで指を火傷したり、テーブルを損傷したり、キャリングケースを溶かしたりしたことのある人にとって、Cold Heat ツールは非常に素晴らしいものに思えるかもしれません。軽量で持ち運びが簡単で、小さな電子機器の修理にかかる時間を短縮できます。さらに、Cold Heat ツールには重傷や物的損害が発生する可能性はありません。しかし、レビュー担当者 (専門家と一般ユーザー) はこのツールを好きか嫌いかのどちらかであり、そもそも本当に「新しい」のかどうかを疑問視する人もいます。

Cold Heat ツールがどのように機能するかを正確に知りたかったので、ツールを分解してみました。この記事では、Cold Heat の秘密と、私たちがそれを使用しようとしたときに何が起こったのかを学びます。

ジョイントとコテ：はんだ付け 101

冷熱ツールがどのように機能するかを理解する最良の方法の 1 つは、従来のはんだごてとの違いを調べることです。電気はんだごてには通常、ヘアドライヤーやトースターにあるものと同様の抵抗加熱ユニットが付いています。ヒーターユニットには電流が流れ、電気抵抗によりユニットが熱くなります。

ヒーターユニットがビットを使用できるほど熱くするまでには時間がかかります。また、ビットが再び冷えるまでに時間がかかる場合もあります。これは部分的には熱自体の性質によるものです。熱は本質的に物体内のエネルギーの変化です。加熱ユニットは、ビットにエネルギーを通すことでビットを温めます。その過程で、ビットの分子はますます速く動き始めます。ビットが冷えると熱が周囲の空気に伝わり、分子の速度が再び遅くなります。

ビットが冷えるまでに必要な時間は、その放射率にも関係します。放射率は、物質が周囲にどれだけ効率的に熱を伝達できるかの尺度です。銅、クロム、ニッケルなどのはんだごてビットに使用される材料は、放射率が比較的低いです。言い換えれば、彼らは周囲の空気に暖かさを放出し、その過程で自分自身を冷やすという点であまり効率的ではありません。

冷熱ツールは異なります。プラグを差し込んで熱くなってまた冷めるのを待つのではなく、電源を入れてはんだに触れるだけですぐに使えます。カジュアルな観察者にとって、これが Cold Heat の驚くべき点です。

しかし、同じことを行うツールはかなり前から存在しています。これらは抵抗はんだ付けツールと呼ばれるもので、オンラインで独自に作成するためのプランも入手できます。抵抗ツールは、棒、ペンチ、またはピンセットのように見える 2 つのプローブを使用します。これらのプローブは、はんだに電流を流します。プローブとはんだは、流れる電流に対する抵抗により非常に急速に加熱されます。はんだを取り除くと回路が切断され、こて先は急速に冷えます。

Cold Heat ツールは魔法のように見えるかもしれませんが、その仕組みについての著名な説明には魔法が含まれている場合もありますが、電気抵抗がすべての功績を称えるはずです。このツールは抵抗はんだ付けツールと同じ原理を使用していますが、パッケージは大幅に安価です。次にこれについて詳しく見ていきます。

抵抗とはんだ付け

抵抗は、従来のはんだごてと冷熱ごての中心です。電気は、炭素のような自由電子の少ない物質を通るよりも、銅のような自由電子が多い物質の中を通る方が容易です。言い換えれば、炭素のような物質は抵抗が大きいということです。抵抗の高い物質に電流を流すと、熱が発生し、場合によっては光が発生することがあります。これは電球が機能するのと同じ原理です。電球には抵抗フィラメントがあり、電流が流れると熱くなって明るくなります。

Cold Heat ツールの心臓部は、数本の単三電池から 2 つに分かれた先端まで伝わる壊れた回路です。先端は 1 つの固体部分のように見えますが、暗い色の絶縁材によって 2 つの部分が互いに電気的に絶縁されています。

Cold Heat ツールをオンにすると、スイッチが小さなライトを含む回路を閉じます。このライトは、ツールがオンになっていることを示します。しかし、先端につながる並列回路はまだ壊れている。この回路は、はんだなどの導電性のものをチップの両方の半分に接触させるまでは壊れたままになります。はんだによって回路が完成し、2 番目のライトに電流が流れることも可能になります。

電気抵抗により、はんだとこて先の両方が急速に加熱され、はんだが溶けます。乾燥した皮膚では回路を効果的に完了させるのに十分な電気が伝わらないため、チップに触れても冷たいままです。

次の 2 つのセクションで、回路とチップについて詳しく説明します。

冷熱回路

Cold Heat ツールには非常に単純な回路があることが確認されました。電源スイッチを含む回路には小さなライトも含まれています。並列回路は、チップの両方の半分が導電性材料に接触するまで切断されたままになります。完了すると、この回路の小さなライトも点灯します。

Cold Heat ツールには、基本的な配線以外にもいくつかの電子コンポーネントが含まれています。小さな回路基板が先端の反対側の端にあります。この回路基板には 2 つのダイオード、いくつかの抵抗、および 14 ピンの集積回路が搭載されています。チップの両方の半分がはんだに接触すると、チップはバッテリーからの電力を回路の分岐を介して送ります。

したがって、冷熱ツールをオンにすると、バッテリーのマイナス極から小さなライトにつながるワイヤーを通って電流が流れます。そこから回路基板に流れ、次にバッテリーのプラス端子に流れます。はんだがツールの先端の両方の半分に接触していない限り、プロセスは終了です。はんだを塗布すると、チップはチップを含む回路部分に大量の電力を送ります。電気は動きます：

先端は回路と同じくらいツールの能力にとって重要です。次に、チップが何でできているかを含めて調べます。

コールドヒートチップ

Cold Heat ツールのオリジナルのマーケティング資料では、その先端が Athalite として知られる特許取得済みの複合材料であると説明されていました。グラファイト（炭素の一種）、またはグラファイトを主成分とする物質で作られているのではないかと思われます。その理由は次のとおりです。

チップが本当に特許取得済みの化合物から作られている場合、別の会社がその特許を所有していることになります。 Cold Heat ツールのメーカーであり、それを説明する特許の所有者である Hyperion Innovations は、複合材料に関する個別の特許を所有していません。さらに、コールドヒートはんだごての発明者である Grigore Axinte が発明者として記載されている唯一の特許は、化合物ではなくツールについて説明しています。

残念ながら、グラファイトは脆くなる可能性があります。製品レビューや掲示板の投稿で最もよくある苦情の 1 つは、Cold Heat チップが通常の使用中に破損するというものです。残念ながら、このツールを使用しようとした場合、推奨されている先端に軽い圧力をかけるだけでは回路を完成させるのに十分ではありませんでした。無事に回路が完成し、はんだが溶けた直後、こて先が折れてしまいました。

Cold Heat ツールを愛用している人もいると聞いています。彼らは、適切な角度で適切な量の圧力を使用して、はんだ付けされる電気部品をショートさせたり、先端を破損させたりすることなく回路を完成させるコツを持っているのではないかと考えています。

はんだ付け、エレクトロニクス、および関連トピックに関する詳細については、次のページのリンクを参照してください。

プラスチックはどこにでもあります。この記事を読んでいる間にも、手の届くところにプラスチック製品 (コンピューター、ペン、携帯電話など) が数多くあるでしょう。プラスチックは、あらゆる形状に成形または成形できるあらゆる材料です。一部は天然に存在しますが、ほとんどは人工です。

プラスチックは石油から作られています。石油は炭素が豊富な原料であり、プラスチックは炭素を多く含む化合物です。これらはポリマーと呼ばれる大きな分子であり、モノマーと呼ばれる短い炭素含有化合物の繰り返し単位で構成されています。化学者は、さまざまなタイプのモノマーをさまざまな配置で組み合わせて、さまざまな化学的特性を持つほぼ無限の種類のプラスチックを製造します。ほとんどのプラスチックは化学的に不活性で、他の物質と化学反応しません。アルコール、石鹸、水、酸、ガソリンなどをプラスチック容器に入れても、容器自体を溶かさずに保管できます。プラスチックはほぼ無限の形状に成形できるため、おもちゃ、カップ、ボトル、食器、配線、自動車、さらには風船ガムにも使用されています。プラスチックは世界に革命をもたらしました。

プラスチックは他のほとんどの物質と化学反応しないため、腐ることはありません。したがって、プラスチックの廃棄は困難かつ重大な環境問題を引き起こします。プラスチックは何世紀にもわたって環境中に漂うため、リサイクルが最良の廃棄方法です。しかし、コーン油などの生物学的物質からプラスチックを製造する新しい技術が開発されています。これらの種類のプラスチックは生分解性があり、環境に良いと考えられます。

この記事では、プラスチックの化学、その製造方法、使用方法、廃棄およびリサイクル方法について調べます。また、いくつかの新しい生物学的ベースのプラスチックと、プラスチックの将来におけるそれらの役割についても見ていきます。

プラスチックの歴史

プラスチックが発明されるまで、成形できる物質は粘土（陶器）とガラスだけでした。保管には固まった粘土やガラスが使われていましたが、重くてもろかったです。木のゴムやゴムなどの一部の天然物質は粘着性があり、カビが生えやすいものもありました。ゴムは加熱すると元の形に戻る能力が失われ、粘着性になるため、保管にはあまり役に立ちませんでした。

1839 年、チャールズ グッドイヤーは、加熱してから冷却すると硫黄が生ゴムと反応するプロセスを偶然発見しました。ゴムは冷却すると弾力性を増し、伸びることはできましたが、元の形状に戻りました。加熱しても弾力性は保たれていました。現在では、硫黄が隣接するゴムポリマーストランド間に化学結合を形成していることがわかっています。この結合によりポリマーストランドが架橋され、伸ばされたときにポリマーストランドが「スナップバック」することが可能になります。チャールズ・グッドイヤーは、現在では加硫として知られている、ゴムの耐久性を高めるプロセスを発見しました。

1846年、スイスの化学者チャールズ・シェーンバインは、硝酸と硫酸の混合物を綿にこぼした際に、偶然別のポリマーを発見しました。硫黄の触媒作用により綿のセルロース繊維の水酸基が硝酸基に変換される化学反応が起こりました。得られたポリマーであるニトロセルロースは無煙炎を発火させることができ、軍で火薬の代わりに使用されました。 1870 年、化学者のジョン ハイアットはニトロセルロースと樟脳を反応させて、写真フィルム、ビリヤード ボール、歯科用プレート、ピンポン球に使用されるプラスチック ポリマーであるセルロイドを作りました。

1909 年、レオ ベークランドという名前の化学者が、フェノールとホルムアルデヒドの混合物から最初の真の合成ポリマーであるベークライトを合成しました。これらのモノマー間の縮合反応により、ホルムアルデヒドがフェノール環を結合して硬い三次元ポリマーを形成します。そのため、ベークライトは高温で成形し、ハンドル、電話、自動車部品、家具、さらには宝石類に使用できる硬質プラスチックに固めることができます。ベークライトは硬く、熱や電気に強く、冷めても溶けたり焦げたりしません。ベークライトの発明により、フェノール樹脂として知られる同様の特性を持つプラスチック全体が誕生しました。

1930年代、デュポン社の化学者ウォレス・カラザースは、アジピン酸と特定の種類のジアミノヘキサンモノマーの縮合から作られ、絹のような強い繊維に引き伸ばすことができるプラスチックポリマーを発明しました。このプラスチックはナイロンとして知られるようになりました。ナイロンは軽くて丈夫で耐久性があり、さまざまな種類の衣類、カバー（テント）、カバン、バッグ、ロープの基礎となりました。

これらの初期のポリマーの使用は第二次世界大戦後広く普及し、今日まで続いています。これらは、ダクロン、発泡スチロール、ポリスチレン、ポリエチレン、ビニールなど、他の多くのプラスチックの作成につながります。

次の 2 つのセクションでは、プラスチックの化学について学びます。

プラスチックプライマー

これらすべての点については後ほどさらに詳しく学びますが、ここではプラスチックの構造に関する役立つ情報をいくつか紹介します。

• プラスチックはポリマーであり、化学的に結合した小さな分子 (モノマー) の繰り返し単位からなる大きな分子です。ポリマーは、各リンクがモノマーである鎖のようなものです。
• すべてのプラスチックはカーボンでできています。人工プラスチックは石油由来の炭素を使用しますが、バイオポリマーまたはバイオプラスチックは天然素材由来の炭素を使用します。
• モノマーが結合してプラスチックのポリマーを形成する方法はいくつかあります。 1 つは縮合反応で、2 つの分子が結合し、より小さい分子 (通常は水、アルコール、または酸) が失われます。

プラスチックの化学

すべてのプラスチックはポリマーですが、すべてのポリマーがプラスチックであるわけではありません。よく知られた非プラスチックポリマーには、デンプン (糖のポリマー)、タンパク質 (アミノ酸のポリマー)、DNA (ヌクレオチドのポリマー – DNA の仕組みを参照) などがあります。以下の簡略図は、モノマーとポリマーの関係を示しています。同一のモノマーが互いに結合して、直鎖または分岐鎖のホモポリマーを形成することがあります。異なるモノマーが結合してコポリマーを形成する場合があり、コポリマーは分岐または直鎖の場合もあります。

ポリマーの化学的特性は以下によって決まります。

• ポリマーを構成するモノマーの種類。ホモポリマー 1 の化学的性質は、ホモポリマー 2 またはコポリマーの化学的性質とは異なります。
• ポリマー内のモノマーの配置。直鎖ポリマーの化学的性質は、分岐ポリマーの化学的性質とは異なります。

多くのプラスチックに含まれるモノマーには、エチレン、プロピレン、スチレン、フェノール、ホルムアルデヒド、エチレングリコール、塩化ビニル、アセトニトリルなどの有機化合物が含まれます (さまざまなプラスチックについて説明するときに、これらの多くについても検討します)。非常に多くの異なるモノマーがあり、それらをさまざまな方法で組み合わせることができるため、さまざまな種類のプラスチックを製造できます。

縮合および付加反応

モノマーが結合してプラスチックのポリマーを形成する方法はいくつかあります。 1 つの方法は、縮合反応と呼ばれる一種の化学反応です。縮合反応では、2 つの分子が結合して、より小さい分子 (通常は水、アルコール、または酸) が失われます。縮合反応を理解するために、別の仮説上のポリマー反応を見てみましょう。

モノマー 1 と 2 は両方とも、水素 (H) とヒドロキシル基 (OH) を結合しています。それらが適切な触媒（化学反応を使い果たさずに加速させる原子または分子）と一緒になると、一方のモノマーは水素を失い、もう一方はヒドロキシル基を失います。水素とヒドロキシル基が結合して水 (H2O) が形成され、残りの電子がモノマー間に共有化学結合を形成します。得られる化合物は、コポリマー 1 および 2 の基本サブユニットです。この反応は、コポリマー 1 および 2 の長い鎖が得られるまで何度も繰り返されます。

モノマーが結合してポリマーを形成するもう 1 つの方法は、付加反応によるものです。付加反応では、モノマー内の二重結合の電子を再配置して他の分子と単結合を形成します。 2 人の人 (それぞれモノマー) が近くに立っていて、各人が腕を組んでいる (二重結合) と想像してください。次に、腕を広げて手を握ります（単結合）。 2 人はポリマーを作成し、このプロセスを繰り返すことができます。

さまざまなポリマー鎖は、異なるポリマー鎖上のモノマー間に強いまたは弱い結合を形成することによって相互作用し、架橋することができます。ポリマー鎖間のこの相互作用は、特定のプラスチックの特性 (柔らかい/硬い、伸縮性/硬い、透明/不透明、化学的に不活性) に寄与します。

ここで、さまざまな種類のプラスチックについて学びましょう。

プラスチックの種類

プラスチックは 2 つの主要なカテゴリに分類できます。

1.熱硬化性または熱硬化性プラスチック。これらのプラスチックは冷却して硬化すると形状を保持し、元の形状に戻ることはできません。硬くて耐久性があります。熱硬化性樹脂は、自動車部品、航空機部品、タイヤなどに使用できます。例には、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、およびフェノール樹脂が含まれる。

2.熱可塑性プラスチック。熱硬化性樹脂よりも剛性が低いため、熱可塑性プラスチックは加熱すると柔らかくなり、元の形状に戻ります。これらは、フィルム、繊維、および包装に簡単に成形および押出成形されます。例としては、ポリエチレン (PE)、ポリプロピレン (PP)、ポリ塩化ビニル (PVC) などが挙げられます。

一般的なプラスチックをいくつか見てみましょう。

ポリエチレン テレフタレート (PET または PETE):ジョン レックス ウィンフィールドは 1941 年にエチレン グリコールとテレフタル酸を縮合させて新しいポリマーを発明しました。凝縮液はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴまたはＰＥＴＥ）であった。 PET は、繊維 (ダクロンなど) やフィルム (マイラーなど) に延伸できる熱可塑性プラスチックです。ジップロック食品保存袋の主なプラスチックです。

ポリスチレン (発泡スチロール):ポリスチレンはスチレン分子によって形成されます。分子の CH2 部分と CH 部分の間の二重結合が再配置されて、隣接するスチレン分子との結合を形成し、それによってポリスチレンが生成されます。家具、キャビネット (コンピューター モニターやテレビ用)、ガラス、食器などに使用できる硬質耐衝撃性プラスチックを形成できます。ポリスチレンを加熱し、混合物に空気を吹き込むと、発泡スチロールが形成されます。発泡スチロールは軽量で成形可能であり、優れた断熱材です。

ポリ塩化ビニル (PVC): PVC は、塩化ビニル (CH2=CH-Cl) が重合するときに形成される熱可塑性プラスチックです。製造時には脆いため、製造業者は可塑剤液を加えて柔らかく成形しやすくします。 PVC は耐久性があり、腐食せず、金属パイプよりも安価であるため、パイプや配管によく使用されます。ただし、長期間使用すると、可塑剤が浸出して脆くなり、壊れやすくなる場合があります。

ポリテトラフルオロエチレン (テフロン):テフロンは 1938 年にデュポン社によって製造されました。テトラフルオロエチレン分子 (CF2=CF2) の重合によって生成されます。このポリマーは安定性、耐熱性、強度が高く、多くの化学物質に対して耐性があり、表面はほぼ摩擦がありません。テフロンは、配管テープ、調理器具、チューブ、防水コーティング、フィルム、ベアリングに使用されています。

ポリ塩化ビニリデン (サラン):ダウは、塩化ビニリデン分子 (CH2=CCl2) の重合によって合成されるサラン樹脂を製造しています。このポリマーは食品の臭いを通さないフィルムやラップに引き込むことができます。サランラップは食品の包装によく使われるプラスチックです。

ポリエチレン、LDPE、HDPE:プラスチックで最も一般的なポリマーはポリエチレンで、エチレンモノマー (CH2=CH2) から作られます。最初のポリエチレンは 1934 年に作られました。現在、私たちはこれを低密度ポリエチレン (LDPE) と呼んでいます。これは、このポリエチレンがアルコールと水の混合物に浮くためです。 LDPE では、ポリマーストランドが絡み合ってゆるく組織されているため、柔らかく柔軟性があります。当初は電線の絶縁に使用されていましたが、現在ではフィルム、ラップ、ボトル、使い捨て手袋、ゴミ袋などに使用されています。

1950 年代に、カール チーグラーはさまざまな金属の存在下でエチレンを重合しました。得られたポリエチレンポリマーは、ほとんどが線状ポリマーで構成されていた。この線状の形状により、より緊密で密度が高く、より組織化された構造が生成され、現在では高密度ポリエチレン (HDPE) と呼ばれています。 HDPE は、LDPE よりも融点が高い硬いプラスチックであり、アルコールと水の混合物に沈みます。 HDPE はフラフープに初めて導入されましたが、現在では主にコンテナに使用されています。

ポリプロピレン (PP): 1953 年、カール ジーグラーとジュリオ ナッタは独立してプロピレン モノマー (CH2=CHCH3) からポリプロピレンを製造し、1963 年にノーベル化学賞を受賞しました。ポリプロピレンのさまざまな形態は、融点と硬度が異なります。ポリプロピレンは、車のトリム、バッテリーケース、ボトル、チューブ、フィラメント、バッグなどに使用されています。

さまざまな種類のプラスチックについて説明しましたが、次にプラスチックがどのように作られるかを見てみましょう。

プラスチックを作る

プラスチックを製造するには、化学者や化学技術者は工業規模で次のことを行う必要があります。

1. 原料とモノマーを準備する
2. 重合反応を実行する
3. ポリマーを最終ポリマー樹脂に加工します。
4. 完成品の製作

まず、モノマーを構成するさまざまな原料から始めなければなりません。たとえば、エチレンとプロピレンは原油から得られ、原油にはモノマーを構成する炭化水素が含まれています。炭化水素原料は、石油や天然ガスの精製に使用される「分解プロセス」から得られます ( 「石油精製のしくみ」を参照)。分解によりさまざまな炭化水素が得られると、それらは化学的に処理されて、プラスチックに使用される炭化水素モノマーやその他の炭素モノマー (スチレン、塩化ビニル、アクリロニトリルなど) が製造されます。

次に、モノマーは大規模な重合プラントで重合反応を実行します。この反応によりポリマー樹脂が生成され、これが収集されてさらに処理されます。加工には、可塑剤、染料、難燃剤の添加が含まれる場合があります。最終的なポリマー樹脂は通常、ペレットまたはビーズの形になります。

最後に、ポリマー樹脂は最終プラスチック製品に加工されます。一般に、それらは加熱され、成形され、放冷されます。この段階には、製品の種類に応じていくつかのプロセスが含まれます。

押出:ペレットは長いチャンバー内で加熱および機械的に混合され、小さな開口部から押し出され、空気または水で冷却されます。この方法はプラスチックフィルムの製造に使用されます。

射出成形:樹脂ペレットはチャンバー内で加熱および機械的に混合され、高圧下で冷却された金型に押し込まれます。このプロセスは、バターやヨーグルトの容器などの容器に使用されます。 (射出成形に関する素晴らしいレッスンがあります。)

ブロー成形:この技術は、押出成形または射出成形と組み合わせて使用​​されます。樹脂ペレットは加熱され、歯磨き粉のような液体チューブに圧縮されます。樹脂は冷却された金型に入り、圧縮空気が樹脂チューブに吹き込まれます。空気により樹脂が金型の壁に向かって膨張します。このプロセスはペットボトルの製造に使用されます。

回転成形：三次元回転可能な金型内で樹脂ペレットを加熱、冷却します。回転により、プラスチックが金型の壁に沿って均一に分布します。この技術は、大型の中空プラスチック製品 (おもちゃ、家具、スポーツ用品、浄化槽、ゴミ箱、カヤック) の製造に使用されます。

次のページでは、プラスチックの新しいイノベーションとそのリサイクル方法について学びます。

バイオポリマーとリサイクル

先に述べたように、プラスチック以外にもポリマーがあります。デンプン、セルロース、大豆タンパク質、植物油、トリグリセリド、細菌性ポリエステルなどの天然ポリマーを作物や細菌から抽出できます。さらに、植物や微生物は乳酸のような物質を生成し、それを重合させてバイオプラスチック(ポリ乳酸など) を作ることができます。バイオプラスチックを生産するには 2 つの戦略があります。

発酵:細菌または他の微生物がバイオリアクター (発酵タンク) 内でバイオポリマーを大量生産します。バイオポリマー (乳酸、ポリエステル) はバイオリアクターから抽出され、化学的に処理されてプラスチックになります。

バイオリアクターとしての遺伝子工学植物:バイオテクノロジー者は細菌の遺伝子を植物に導入します。これらの遺伝子は、細菌性プラスチックを作る酵素をコードしています。植物が成長して収穫され、植物材料からプラスチックが抽出されます。

1997 年、カーギル ダウはトウモロコシから透明なプラスチック (ポリ乳酸) を製造しました。ポリ乳酸繊維は、スポーツ アパレル、室内装飾用生地、バイオプラスチック ラップに織り込まれていました。

バイオプラスチックには、再生不可能な資源 (石油、天然ガス) ではなく、再生可能な資源 (細菌、植物) から生産されるという利点があります。さらに、バイオプラスチックは生分解性であり、環境中で分解される可能性があります (埋め立て地の仕組みを参照)。バイオプラスチックは潜在的に重要な産業です。現在の技術では、バイオプラスチックの製造コストはより高くなる可能性がありますが、バイオテクノロジーは急速に進歩しており、将来的には製造がより経済的になる可能性があります。

プラスチックのリサイクル

石油ベースのプラスチックは劣化しませんが、多くの種類 (PP、LDPE、HDPE、PET、PVC など) はリサイクルできます。それぞれのタイプにはコードと識別番号がありますが、一部のプラスチックは経済的にリサイクルが不可能です。したがって、どの種類のプラスチックが受け入れられるかについて、リサイクル業者または自治体に確認することが重要です。

プラスチックは収集されると次のステップを経ます。

• 汚染物質や不適切な種類のプラスチックを取り除くための検査
• 細断と洗浄
• 密度に基づく分離
• 乾燥
• 溶融
• 細かいスクリーンを通して排水し、より多くの汚染物質を除去します
• 冷却してペレットに細断する
• プラスチック会社に売り戻す

プラスチックの発見は、さまざまな用途に使用できる、軽量、強度、柔軟性に優れた多種多様な製品を導入し、私たちの社会に革命をもたらしました。プラスチックには廃棄処理の問題がありますが、リサイクルはいつでも可能です。さらに、バイオポリマーに関する新たな研究により、生分解性で環境に優しい再生可能資源から新しいバイオプラスチック製品が生み出される可能性があります。

プラスチックについて詳しく知りたい場合は、以下のリンクをご覧ください。

ひどい干ばつについてのニュースを見て、コンピューターに向かって美しい海のビーチのスクリーンセーバーを見て、「なぜそれを使わないの?」と思ったことがあるとしても、愚かだと思わないでください。

もちろん、すぐにあなたも自分自身にいくつかの指摘をしたでしょう。一つは、海は塩辛いです。第二に、塩水は飲料や植物の栽培にはあまり適していません。第三に、お茶から砂糖を溶かすことができないのと同じように、水から塩を取り出すことはできません。それともできますか？

逆浸透は、脱塩(海水から塩を除去すること) を可能にするプロセスの 1 つです。さらに、逆浸透はリサイクルや廃水処理にも使用され、エネルギーを生成することもできます。

水問題は極めて差し迫った世界的な脅威となっています。気候変動に伴い、一部の地域では集中豪雨、他の地域では干ばつ、海面の上昇と低下など、前例のない環境への影響が生じています。それに加えて、人口過剰の脅威、そして人口の増加がもたらす需要と汚染が加わり、水は次世代において注目すべき最も重要な環境問題の 1 つとなります。

水処理プラントとシステムは現在、これらの懸念事項の一部に対処するために逆浸透を採用しています。オーストラリアのパース（海に囲まれているにもかかわらず、著しく乾燥している）では、この地域の飲料水のほぼ 17 パーセントが、逆浸透膜プラントから供給される脱塩海水です 。によると、現在世界中に 22,757 を超える淡水化プラントがあります。

しかし、逆浸透膜を使用して海水を飲料水に変換することが有用であることはわかっていますが、私たちが本当に理解する必要があるのは、そのプロセスが一体どのように起こるのかということです。 「リバース」の定義をかなりよく理解していると仮定すると、この 2 つを組み合わせる前に、浸透がどのように機能するかを見てみることから始めたほうがよいでしょう。

そもそも浸透とは何ですか

浸透とは、溶解した溶質の通過をブロックする半透膜を通る水または他の溶媒の通過または拡散です 。

え、分からないの？恐れることはありません。私たちのほとんどはそうではありません。だからこそ、浸透を明確にするための説明や例え話が無数に存在します。そのうちのいくつかを検討していきますが、最初に浸透をその部分に分けて理解しましょう。

まず、ソリューションを作成します。まずは退屈な古いコップの水から始めます。話を面白くするために、水を「溶媒」と呼びます。これは便宜上、それが実際のものであるためです。溶媒を少しおいしくするために、おいしい砂糖を加えて溶かします。砂糖が溶質です。参考までに、砂糖水 (溶液) を作るために、砂糖 (溶質) を溶かした水 (溶媒) を用意しました。

砂糖水の溶液を用意したので、U チューブを用意します。これは子猫と猿が抱き合うインターネットビデオではありません。 U チューブは U 字型のビーカーです。チューブの真ん中に、U 字型を半分にカットしたゴアテックスを想像してみてください。ゴアテックスは当社の「半透膜」です。ゴアテックスは薄いプラスチックで、水蒸気は通過させますが、液体は通さないようにする 10 億個の小さな穴が点在しています。 （サランラップは何も通さないが、綿布はほとんど何でも通してしまう。）

U チューブの一方のアームに砂糖水混合物を注ぎます。もう一つには、昔ながらの普通の水を注ぎます。水の動きを魔法のように感じるのであれば、そのときから浸透の魔法が始まります。溶媒 (水) がゴアテックス内を移動するにつれて、砂糖水アーム内の液体のレベルはゆっくりと上昇し、アームの両側の砂糖と水の比率がより等しくなります。

しかし、なぜそのようなことが起こるのでしょうか？簡単に言えば、水は平衡を求めているからです。そして、アームの片側には砂糖が詰まっているため、反対側からの純水は、濃度をより等しくするために、または浸透圧（分子が移動するときに発生する圧力）に達するまで移動することを決定します。

それで、あなたはそこにいます。浸透とは、低濃度の溶質溶液の溶媒が膜を通って高濃度の溶液に到達し、膜を弱めることです。やったね！

さて、浸透が一方向にのみ作用することがいかに理にかなっているかを示した後、それをすべて窓から投げ捨てて、逆にしてみましょう。

浸透を反転して逆転させる

フレディ・マーキュリーもデヴィッド・ボウイも、プレッシャーにさらされると建物が全焼し、家族が二分され、人々が路上に放り出されるだけでなく、非常にキャッチーな曲を生み出す可能性があると述べています。彼らがやり残したことが一つあるでしょうか？この圧力によって逆浸透も機能します。

そこで、浸透圧では、低濃度の溶液がその溶媒をろ過して高濃度の溶液になることがわかりました。逆浸透では、溶媒フィルターを高濃縮液から低濃度の溶液に変えることで、（文字通り）プロセスを逆にしているだけです。したがって、両方の溶液の溶媒と溶質のバランスをより均等にする代わりに、溶媒から溶質を分離します。

しかし、私たちが検討してきたように、それはソリューションが本当に望んでいることではありません。逆浸透はどのようにして起こるのでしょうか?ボウイやフレディと同じように、私たちは解決策に圧力をかけます。塩水を例に挙げてみましょう。

逆浸透では、タンクの片側に塩水、反対側に純水を置き、半透膜で分離します。タンクの海水側に、純水側からの自然浸透圧に対抗するのに十分な圧力をかけて、海水をフィルターに押し込みます。 (これには約 50 ～ 60 バールの圧力がかかります 。しかし、塩の分子が大きいため、より小さい水分子のみが反対側に到達し、その結果、水側に淡水が追加され、水側に残ります。もう一方には塩。

そして今、逆浸透を見てきました。蒸留するには（ハッ！）: 高濃度の溶質溶液に圧力をかけると、溶媒が膜を通って低濃度の溶液に移動し、一方の側には高濃度の溶質が残り、もう一方の側には溶媒だけが残ると逆浸透が起こります。他の。

ディナー パーティーで逆浸透を定義できるのは素晴らしいことですが、逆浸透には、より魅力的な会話を生み出す可能性のある驚くほど興味深い用途があります。

逆浸透はどこで使用されますか?

浸透とは異なり、日常のさまざまな状況で逆浸透が起こるのをただ見ているだけでは済みません。逆浸透が可能性として持ち出されたのは、研究者が海水を淡水化する方法を研究し始めたときだけでした。彼らは、海水側に圧力をかけるとより多くの淡水を生成できる可能性があることを発見しましたが、生成される量は非常に少量であり、実用的な規模では役に立ちませんでした。何が変わったのでしょうか？

UCLA の 2 人の科学者によって作成された、より高度なフィルター。セルラーアセテート(写真フィルムに使用されるポリマー) から作られたハンドキャスト膜により、大量の水がより速く通過できるようになり、最初の逆浸透淡水化プラントは 1965 年にカリフォルニア州コーリンガで小規模な運転を開始しました 。

これは、すでに説明した逆浸透の最も一般的な用途の 1 つである水の脱塩につながります。これには、大規模な工場 (177 か国以上) や小規模な工場が含まれます。たとえば、健康的な飲料の供給を確保するためにキャンプに持ち込むフィルターのようなものです 。

逆浸透は、水道から特定のミネラルや化学物質を除去できる数少ない方法の 1 つでもあります。一部の水源には自然フッ素添加レベルが非常に高く、エナメル質フッ素症（まだらな歯）や、より重度の骨格フッ素症（人の骨や骨格が実際に曲がっている状態）を引き起こす可能性があります。逆浸透は、木炭ベースのフィルター (家庭で最も一般的に使用されているものなど) では不可能な方法で、フッ化物やその他の不純物を大規模に濾過できます。

リサイクル目的にも使用されます。リサイクルのために金属を処理するために使用される化学薬品は有害な廃水を生成しますが、逆浸透膜を使用するときれいな水を汲み上げて化学薬品をより適切に処理できます。しかし、リサイクルよりもさらに楽しいことはあるでしょうか?廃水逆浸透処理。廃水を飲料用に加工するプロセスを経ます。彼らがこれを「蛇口にトイレ」と名付けたのには理由があり、それを聞くと立ち止まってしまうかもしれませんが、発展途上国にとって飲料水を生産する有望な方法です。

しかし、逆浸透は他の業界でも同様に使用されています。実際、浸透圧を利用して樹液中の水分から糖分濃縮物を分離して生成されます。逆浸透濾過を使​​用してホエーとミルクを濃縮し、ワイン業界では酸や煙などの望ましくない要素を除去したり、アルコール含有量を制御したりするために逆浸透濾過を使​​用しています。逆浸透は、汚染物質を含まない純粋なエタノールを作成するために使用されます。

逆浸透のもう 1 つの興味深い点は、逆浸透を効果的にする高圧が実際にそれ自体をリサイクルできることです。高圧ポンプが水を強制的に送り込み、残った塩水が非常に速い速度で排出されます。この副流がタービンまたはモーターを通過すると、最初に水を強制的に通過させるポンプにその圧力を再利用することができ、エネルギーを再回収することができます。

こうしたインダストリアルジャズはどれも素晴らしいものですが、より小規模な場合、逆浸透技術は消費者にどのような影響を与えるのでしょうか?

逆浸透の小規模な応用

もしかしたら、おいしい逆浸透水を手に入れたいと決心したかもしれません。逆浸透ピッチャーに水を注いで、冷たい飲み物を長く楽しんでみてはいかがでしょうか。

まあ、それほど単純ではありません。逆浸透にはある程度の圧力が必要なため、逆浸透フィルターのピッチャーは見つかりません。逆浸透水を家全体に流したい場合は、まったく新しい給水システムを購入することになります。しかし、飲料用や料理用に逆浸透水を必要とするだけであれば、自宅の地下室を小型工業用逆浸透プラントに改造することに取り組んでいるわけではありません。

最初の小規模なオプションは、「カウンター下」システムです。逆浸透システムはシンクの下の水道に接続されており、水は 3 ～ 5 つのフィルターを通過して純度が得られます。濾過された水は、貯蔵タンク（同じくシンクの下）に貯蔵されます。完全に独立した蛇口がシンクに設置され、下の貯蔵タンクから水が供給されます。このようなシステムには平均 200 ～ 500 ドルの費用がかかると予想されます。また、インストールはおそらく自分で行うことになるため、自分の修正スキルにかなり自信を持っておく必要があることを覚えておいてください。 [ソース： ]。

もしかしたら、あなたは蛇口と給水システム全体を設置することに少し緊張しているかもしれません（または、家主があなたの DIY の機知に興奮していないのではないかと心配しているかもしれません）。賃貸住まいの人も、あまり器用でない人も大喜びです。逆浸透カウンタートップフィルターもあり、シンクから小型の濾過システムを直接接続できます。 「供給」ラインを蛇口に接続し、蛇口をオンにするだけで、電子レンジの横に詰め込めるほど小さい小さなシステムを通して水がろ過されます。精製水ラインをピッチャーに入れると、精製水が簡単に入手できます。

しかし、それらはすべての人にとって理想的ではないかもしれません。カウンタートップのシステムは、蛇口の流量が低いため非常に遅くなる可能性があり、数か月ごとにフィルターを交換するコスト (約 30 ドル) は言うまでもなく、少なくとも 150 ドル程度の費用がかかることを覚えておいてください 。

逆浸透の欠点

これで、逆浸透を利用して機能させる方法をいくつか見てきました。しかし、自然に逆転を求めることは必ずしも良い考えなのでしょうか?逆浸透を使用するといくつかの問題が発生します。まず、脱塩逆浸透で何が起こるかを確認することから始めます。

水をろ過すると、おいしい飲料水が残ります。しかしその一方で、対処しなければならない塩が大量に残っています。通常、海水の2倍の量の塩分を含む塩水をどうするか。しかし、塩水中に閉じ込められた金属や化学物質も環境に影響を与える可能性があるかどうかについては、まだ誰も明確な答えを得ていません。

逆浸透水システムに関するもう 1 つの大きな問題は、無駄な副産物である水です。研究によると、さまざまな逆浸透システムは生成する水の量が 3 ～ 20 倍であることが示されています。

逆浸透システムも一般に、完全に自立しているわけではありません。たとえば、水は化学物質で前処理する必要があり、これにより、細かい膜が詰まることはありません。そして、膜自体を扱うのは完全に簡単ではありません。頻繁に掃除する必要があり、バクテリアが閉じ込められる可能性があります。淡水化プラントに特有の懸念は、小魚や海洋生物がシステムに吸い込まれる可能性があることです。通常、吸気圧力と吸気速度を調整することで害を防ぐことができます。

逆浸透濾過システムの最大の障害はコストです。

設計にもよりますが、毎日 2,000 万ガロン (76 リットル) の海水を処理する一般的な海水淡水化プラントの建設には 5 億 1,400 万ドルから 7 億 4,000 万ドルかかり、運転には年間 2,000 万ドル近くが必要です。

発展途上国にとって、逆浸透システムの設置はかなり現実的ではありません。 WHO やユニセフなどの組織は、毒素を除去したりきれいな水を供給したりするために、逆浸透膜水処理プラントの建設を使命の一部と考えています。

エアロゲルは、1920 年代後半に 2 人の科学者の賭けに基づいて作成された材料であり、地球上で最もユニークな物質である可能性があります。これは現存する固体の中で最も軽いですが、ギネス世界記録にもそう記載されていますが、自重の 500 ～ 4,000 倍を支えることができます。 1 立方インチのエアロゲルを広げると、サッカー場全体を覆うことができます。通気性、耐火性に優れ、油も水も吸収します。

エアロゲルは、その重量を考慮すると驚くほど強力です。エアロゲル断熱材は優れた電気伝導体になる可能性がありますが、さまざまな材料で作られた場合、効果的な断熱材にもなります 。

この記事では、1920 年代後半のカリフォルニアでのエアロゲルの発見から 1999 年の宇宙塵収集旅行まで、エアロゲルのユニークな点を探っていきます。また、エアロゲルの将来はどうなるのか、またエアロゲルが作れるかどうかについても見ていきます。一般の人にとってはより費用対効果が高くなります。最後に、エアロゲルを自分で作る方法を紹介します。驚くべきことに、それは可能です。

エアロゲル粒子はなぜ有名ではないのでしょうか?

非常に多くの珍しい特性を読んだところで、あなたは疑問に思っているはずです。なぜエアロゲル断熱材はそれに値する A リストの知名度を持っていないのでしょうか?残念ながら、このようなユニークな製品の製造には、膨大な時間と費用がかかります。その理由の 1 つは、各バッチで非常に少量のエアロゲルしか製造されないことです。

一度により多くのエアロゲルを製造すると価格は下がりますが、プロセスと材料だけでも立方センチメートルあたり約 1.00 ドルという高額になります。エアロゲルの価格は 1 ポンドあたり約 23,000 ドルで、現在では金よりも高価です !

このような貴重な製品は、相続人の宝石箱の中でダイヤモンドや真珠の隣に属しているように見えます。しかし、エアロゲルは裕福な社交界の人々を飾るよりも、ロケットの断熱材や塗料の増粘剤として使われる可能性が高い。エアロゲルは金ほど魅力的ではないかもしれませんが、比類のない役割を果たします。

世界で最も密度の低い固体がどのようにして初めて出現したのか、そしてこの適応性のある物質がどのように作られるのかについて詳しく知りたい方は、読み続けてください。

エアロゲルの歴史

エアロゲルの伝説は謎に包まれています。私たちが知っていることは、1920年代後半、アメリカの化学教授サミュエル・キスラーが同僚のチャールズ・ラーンドと賭けをしていたということです。キスラーは、物体をゲルにしているのはその液体の性質ではなく、その構造、具体的にはナノポアとして知られる小さな微細孔のネットワークであると信じていました。これを証明しようとして、単に液体を蒸発させると、ゲルがスフレのようにしぼんでしまいました。したがって、このゲームの目的は、構造に損傷を与えることなく、「ゼリー」内の液体を最初に気体に置き換えることでした 。

多くの試行錯誤の末、キスラーはゲルの液体を気体に置き換えることに初めて成功し、構造的にはゲルであるが液体を含まない物質を作成しました。 1931 年までに、彼は科学雑誌 Nature に「Coherent Expanded Aerogels and Jellies」という記事で研究結果を発表しました 。

エアロゲルは、アルコゲルと呼ばれるゲルとして始まります。アルコゲルは、細孔内にアルコールを含有した非晶質シリカゲルです。シリカゲル構造からアルコールを単に蒸発させると、濡れたスポンジが乾燥するためにカウンターの上に放置されると変形するのと同じように、構造が収縮します。蒸発だけに頼るのではなく、ゲルを超臨界乾燥する必要があります。必要なものは次のとおりです。

超臨界乾燥は、アルコゲルの液体の「アルコ」部分が、構造を崩壊させることなくシリカのナノ細孔内で気体に変化する方法です。アルコールが除去されたアルコゲルは、アルコールが空気に置き換わったため、エアロゲルと呼ばれるようになりました。エアロゲルは、元の材料の体積の 50 ～ 99 パーセントしかなく、軽くて柔軟で便利な多孔質構造です 。

次のページに進んで、現在使用されている最も一般的なタイプのエアロゲルについて学びましょう。

エアロゲルの種類

エアロゲルの最も一般的な 3 つのタイプはシリカ、カーボン、金属酸化物ですが、実験や実用化で最もよく使用されるのはシリカです。人々がエアロゲルについて話すとき、おそらくシリカ タイプについて話しているでしょう 。シリカを、マイクロチップに使用される半導体であるシリコンと混同しないでください。シリカは、断熱材によく使用されるガラス質の材料です。

カーボンエアロゲル断熱材

スモーキーブルーのシリカエアロゲルとは異なり、カーボンベースのエアロゲルは黒色で、触れると木炭のように感じられます。外観に欠けているものを、高い表面積と導電性で補っています。これらの特性により、カーボン エアロゲルはスーパーキャパシター、燃料電池、脱塩システムに役立ちます 。

金属エアロゲル断熱材

金属酸化物エアロゲルは金属酸化物から作られ、化学変化の触媒として使用されます。エアロゲルは爆発物やカーボン ナノチューブの製造にも使用され、これらのエアロゲルは磁気を帯びることもあります。酸化鉄やクロミアなどの金属酸化物エアロゲルを、より一般的なシリカ系エアロゲルと区別しているのは、驚くほど明るい色の範囲です。エアロゲルを作るとき、酸化鉄はエアロゲルにそのトレードマークのさび色を与えます。クロミア エアロゲルは濃い緑色または青色に見えます。金属酸化物の種類ごとに、わずかに異なる色のエアロゲルが生成されます。 。

シリカエアロゲル断熱材

最も一般的なタイプのシリカ エアロゲルは、空が青いのと同じ理由で青いです。青色は、白色光が光の波長よりも大きいエアロゲルのシリカ分子に遭遇すると発生します。エアロゲルは、長い波長の光よりも短い波長の光をより容易に散乱または反射します。青と紫の光は波長が最も短いため、可視スペクトルの他の色よりも多く散乱します。私たちは散乱した波長を色として認識し、私たちの目は青色の波長に対してより敏感であるため、紫色の波長は決して見えません。

エアロゲルの宇宙での応用について詳しく知りたい方は、以下をお読みください。

宇宙のエアロゲル

エアロゲルの多用途性により、エアロゲルは地球上でも宇宙でも非常に重要になっています。これは、火星探査機の電気機器の絶縁 (エアロゲル ブランケットとして) から、猛スピードの彗星からの宇宙塵の捕捉に至るまで、 NASA のいくつかのミッションでさまざまな役割を果たしてきました。

後者のミッションでは、1999 年に NASA が探査機を打ち上げ、ワイルド 2 彗星に到達するために 48 億キロメートル (月への 6,000 回の旅行に相当) を移動しました。到達すると、テニス ラケットの形をした集塵機が開き、260 個の集塵装置が使用されました。エアロゲル立方体を使用して、星間塵の高速粒子を捕捉し、それらを自然な状態で保存します 。

さらに、粒子が集塵機に衝突すると、減速して停止する間に粒子は集塵機のエアロゲル キューブ内に痕跡を残しました。これらの痕跡により、科学者は宇宙からの微粒子をより簡単に発見できるようになりました。エアロゲルの耐久性により、集塵機はエアロゲル タイル一枚も欠けることなく、無傷で宇宙から帰還することができました。科学者たちはエアロゲルに含まれる塵や結晶を研究することができ、それらがもたらす洞察を待っている。

次に、エアロゲルの商業用途のいくつかについて学びます。

エアロゲルの日常的な使用法

初期の頃、エアロゲルは増粘剤として販売され、化粧品や塗料からナパーム弾まであらゆるものに使用されていました。タバコのフィルターや冷凍庫の断熱材としても使われていました。モンサントは、エアロゲルの商業用途を市場に出した最初の企業でした。しかし、キスラーの超臨界乾燥法は効果的ではありましたが、危険で、時間がかかり、高価でもありました。 30 年間の生産を経て、これらすべての要因により、モンサントは 1970 年代にエアロゲルへの注力を中止しました。

しかし、この断熱効果はこれで終わりではありませんでした。モンサントによってエアロゲルが放棄されてから間もなく、科学者たちは、より安全なアルコキシド化合物を使用することで、エアロゲルの製造の毒性を軽減するプロセスを開発しました。また、乾燥プロセスで超臨界アルコールを超臨界二酸化炭素に置き換えることで、危険性を軽減しました。これらの開発により、エアロゲルの乾燥にかかる時間が短縮され、エアロゲルの製造における危険性や引火性が軽減されました。このような進歩により、エアロゲルは再び商業的に実行可能になり、科学者たちはこの製品の可能性に興味を抱くようになりました。

製造の複雑さや危険性が軽減されるにつれ、その独特の特性 (熱伝導率など) により、エアロゲルはさまざまな業界で人気が高まっています。シリコンメーカー、住宅建築材料メーカー、宇宙機関はすべてエアロゲルを使用しています。その人気を妨げているのはコストだけですが、コスト効率の高いエアロゲルを作成する取り組みはますます成功しています。それまでの間、エアロゲルはさまざまな製品に含まれています。

[ソース： ]

熱管理の驚異

エアロゲルのユニークな構造のおかげで、断熱材としての使用は簡単です。エアロゲルの構造を備えた超断熱エアポケットは、対流、伝導、放射という 3 つの熱伝達方法をほぼ完全に阻止します 。エアロゲルは依然として非常に高価ですが、良いニュースは、壁の枠組みや窓の水切りなどの断熱が難しい領域にエアロゲル断熱材を使用すると、住宅所有者が年間最大 750 ドル節約できることが研究で示されたことです。

エアロゲル断熱材は住宅所有者のお金の節約に役立つだけでなく、二酸化炭素排出量を大幅に削減できます。 。企業はコストを下げる方法を見つけようと競っているが、今のところ、 NASAにとってエアロゲルは一般の人々よりも手頃な価格である。それでも、エアロゲルは建設会社、発電所、製油所で使用されています。おそらく、より手頃な価格になると、エアロゲルは待望の A リストの地位を獲得するでしょう。

地球から宇宙まで、エアロゲルは間違いなく私たちの将来に重要な役割を果たします。最近のエアロゲルの進歩と、あなたもエアロゲルを実験できる方法について学びましょう。

エアロゲルの未来

エアロゲルは高価ですが、研究者たちはエアロゲルをより強く、より安く、危険性を減らす方法をまだ実験中です。たとえば、ミズーリ工科大学のニコラス・レベンティス教授は、2002 年に非脆性エアロゲルの製造方法を開発したと発表し、科学界を驚かせました。

X-エアロゲルとして知られる Leventis のエアロゲルは、より強いだけではありません。また、柔軟性、防水性、耐衝撃性にも優れています。欠点は、X-エアロゲルの製造にはより危険な化学物質が必要であり、より多くの時間がかかることです。これらの化学物質は断熱能力も低下させます 。いくつかのマイナス点はありますが、X-エアロゲルには次のような用途が考えられます。

[出典：レベンティス]

さらに、エアロゲルは、より「環境に優しい」技術の推進に役立つ可能性があります。カーボンエアロゲルは、エネルギー効率の高い自動車用のスーパーキャパシタや燃料電池として大きな可能性を秘めています。実際、カーボンエアロゲルのエネルギー貯蔵能力は、数多くの新技術をもたらす可能性があるが、それはエアロゲルの生産価格が大規模操業にとってより手頃な価格になった場合に限られる。

自分で作ってみませんか?

良いニュースは、新しいエアロゲルの作成を実験するのに十分な資金を持った研究者である必要はないということです。自分だけのエアロゲルを作ってみませんか？これを自宅で行うことも可能ですが、エアロゲルを超臨界乾燥するためのオートクレーブなど、必要な材料がすべて揃っている実験室で行うのが最善です。 (生産性が非常に高いと感じている場合は、超臨界乾燥機を自分で作る方法について考えてください。) 地元の大学やコミュニティ カレッジに尋ねてください。おそらく、扱いたいレシピがあると伝えれば、彼らの機器を使わせてくれるかもしれません 。

いくつかの Web サイトでは、エアロゲルの作成方法について説明しています。エアロゲルをどこで製造するかに関係なく、安全対策は必須です。危険な煙や可燃物から身を守るために、ゴーグル、手袋 (食器洗い用手袋が最適です)、長ズボン、つま先の開いた靴、画家用マスクを着用してください。 [ソース： ;ハントとエアーズ、メイキング]

EL ワイヤとしても知られるエレクトロルミネセンス ワイヤは、1936 年にフランス人のジョルジュ デストリオーによって発明されて以来存在しています。ネオンのような光を作り出すその機能は新しいものではありませんが、人々はそのユニークな性質を利用するためのより創造的な方法を開発しています。エレクトロルミネセンス材料はシートとワイヤの形で入手可能であり、どちらの種類もその発明以来、消費者向けの使用により適したものになっています。最初の EL 製品は、厚く、柔軟性がなく、壊れやすい素材で作られていました。たとえば、エレクトロルミネセンスワイヤーは、ガラスまたはセラミックに包まれて最初に登場しました。この設計には重大な問題がありました。ガラスもセラミックも展性がありません。巻いたり、包んだり、伸ばしたりして、新しくて興味深い形を作ることはできません。これにより、EL ワイヤの有用性が大幅に低下します。ワイヤーを柔軟なプラスチックコーティングで覆うことで、EL ワイヤーを柔軟で防水性のあるものにし、屋内と屋外の両方での使用に最適にすることで、問題を簡単に解決しました。

EL ワイヤーの人気は、その多用途性と効率性に由来します。アーティストやハッカーによって、衣服 (光るスーツなど)、自転車のスポーク、ターンテーブルを照らすために広く使用されています。これはバーニングマンなどのフェスティバルでよく見られ、人々ははんだ付けされたカラフルなストランドで飾られたそびえ立つ構造物を作ります。世界的に有名な照明アーティストのマーカス トレメントは、モダンなデザインとアートを融合する手段として EL ワイヤーを使用しています。 EL ワイヤーには、階段、歩道、自転車ヘルメットの装飾的な安全機能もあります。緊急対応者は、事故現場を照らすために EL ワイヤーテープを使用したこともあります。購入するか自分で作るか、安全照明や明るい衣類に使用するかにかかわらず、EL ワイヤーは大小を問わず創造的な照明プロジェクトに最適です。

EL ワイヤーは具体的にどのように機能するのでしょうか?まずは作り方から見ていきましょう。

ELワイヤーの構成部品

エレクトロルミネセンス ワイヤの美しさは、その比較的シンプルさにあります。これはいくつかのコンポーネントで構成されています。

EL ワイヤの製造は、導体として機能する固体銅コアから始まります。導体は、電気、つまり電子の流れが容易に移動できる材料です。銅コア全体が蛍光体潤滑剤の均一な層でコーティングされています。蛍光体は、ライトスティックやその他の蓄光製品に使われているものと同様、エレクトロルミネセンスワイヤーの鍵となります。蛍光体は、電気などのエネルギー源にさらされると光を発する固体材料です。

次に、2 本の非常に細い銅線をより合わせて 1 つの長いストランドを作ります。このワイヤは、蛍光体でコーティングされた銅のコアの周りにコイル状に巻かれています。これで、階層化されたユニットが完成しました。そのコアはサンドイッチのようなものと考えることができます。電気が流れる 2 つの導体が、蛍光体の発光に必要なエネルギーを供給します。

EL ワイヤーは湿気にさらされると断線する可能性があります。ここで 2 つの PVC スリーブが活躍します。これらのスリーブは、EL ワイヤーを風雨から保護します。これは、EL ワイヤーを屋外で使用する場合に特に重要です。また、EL ワイヤーに柔軟性を与えます。最初の PVC スリーブはかなり薄くて軽量で、導電ユニット全体に引っ張られます。このインナースリーブは透明な防水プラスチックで作られています。 2 番目の PVC スリーブは、化学的に染色されてさまざまな色が生成されることが多く、ストランド全体に重ねられます。追加の保護層を提供し、質感を錯覚させるために斑入りのものが多いです。

最後に、AC 電源がなければ EL ワイヤーは完成しません。 EL ワイヤーに電気を加えると、原子レベルで反応が始まり、ワイヤーが発光します。

EL ワイヤーの構成がわかったところで、なぜこれが美しく光るのかを見てみましょう。

ELワイヤーが光る理由

EL ワイヤーは直流 (DC) ではなく交流 (AC) によって電力を供給されます。エレクトロルミネセンス ワイヤに電気が印加されると、ワイヤの蛍光体コーティング内の電子がより高いエネルギー レベルまたは軌道にノックされます。これらの電子が元のエネルギーレベルに戻ると、フォトンと呼ばれる光の粒子が放出されます。電子が余分なエネルギーを放出して前の状態に戻る時点でのみ、電子は光子を放出し、蛍光体を発光させます。では、なぜエレクトロルミネッセンスワイヤには DC よりも AC が優れているのでしょうか?直流 (DC) が EL ワイヤに印加されると、電流による電子の励起が止まるとすぐに発光が停止します。 DC は一方向にのみ移動するため、電流が流れるとすぐに発光が始まり、すぐに終了します。

EL ワイヤーが継続的に発光するには、一定の電流を供給する必要があります。交流 (AC) では、電流は回路の正極と負極の間を行き来します。この交互の極性は、電気が常に回路を流れ、EL ワイヤーに一定の電力供給を与えることを意味します。その結果、蛍光体原子は継続的にイオン化されるか、電子のエネルギーレベルが変化します。これらのイオンは常に電子を 1 つのエネルギー レベルから別のエネルギー レベルにジャンプさせているため (光を放出するプロセス)、継続的に輝きます。さらに、交流は変圧器を使用して昇圧または降圧できるため、AC は DC よりも高い電圧を提供できます。これは、EL ワイヤーがどの程度明るく輝くかを決定するための鍵となります。電圧が高いほど電子励起が増加し、その結果、より明るい光が得られます 。

標準のコンセントでは動作しない EL ワイヤー用途の場合は、バッテリー電源が最適です。バッテリーは直流 (DC) を提供するため、バッテリー駆動の EL ワイヤーには、DC を必要な AC に変換するインバーターが必要です。インバータに関しては、2 つの要素が必要なものを決定するのに役立ちます。それは、念頭に置いているプロジェクトと、それを機能させるために必要な電力です。 EL ワイヤーの長さによって必要な電力が決まり、使用する電力によって EL ワイヤーがどの程度明るく見えるかが決まります。ワイヤーの長さに比べて小さすぎるインバーターを使用すると、明るい光を生成する能力が妨げられます。適切なサイズのインバーターを使用すると、EL ワイヤーの輝度が大幅に向上します。

EL ワイヤーの用途とコストについては、次のページに進みます。

EL ワイヤーの安全性、効率性、コスト

エレクトロルミネセント ワイヤーは、衣服の装飾やアクセントとして人気が高まっていますが、電源を肌に近づけても安全なのでしょうか? EL ワイヤをどこでどのように使用する場合でも、高電圧には注意し、短絡を防ぐためにインバータにヒューズを使用してください。また、ワイヤーを過度に曲げることはこのようなショートの一般的な原因となるため、避けてください。インバーターを備えたバッテリーパックは、通常、外出先で光りたい人のための電源です。衣服や衣装に EL ワイヤーを着用していて、小さな衝撃を受けることを好まない場合は、ワイヤーがインバーターに接続されている領域が十分に絶縁されていることも確認する必要があります。 EL ワイヤーが熱くなることはありませんが、電気が関係する場合、安全性が常に懸念されます。

効率とコストの点で、EL ワイヤーは他の照明とどのように比較されますか?一般的な用途を考えると、市場で最も効率的な照明形式の 1 つです。消費するエネルギーはほとんどなく、触れると冷たく光り、コストも比較的安価です。精通した買い物客であれば、お得な価格設定を見つけることができることがよくあります。一部の小売店では、非常にお買い得な EL キットを販売していますが、EL ワイヤーを足単位で販売している小売店もあります。 EL ワイヤーは手頃な価格に加え、耐久性にも優れています。ネオンや蛍光灯とは異なり、EL には破損する可能性のあるフィラメントがありません。一部の消費者は耐久性の高いカスタムメイドのネオンサインを好みますが、EL ワイヤーはコストが低く、破損が少なく、独自の創造性を輝かせることができます。ロープライトと同じように、安全に曲げたり、輪にしたり、巻き付けたりして、好きなデザインを作成できます。ロープライトはELワイヤーよりも安価ですが、ロープライトは熱を発生します。また、一般的なブランドのロープ ライトの多くは、ユーザーがライトのストリングを希望の長さに切断することを許可していません。さらに、EL ワイヤーはネオンやロープ ライトに比べて運用コストが最大 500 分の 1 であり、EL ワイヤーを何度も使用できます 。

EL ワイヤーは優れた持続力を持っていますが、日光にさらされると最終的に色が褪せます。 EL ワイヤーを屋外の直射日光の当たる場所に保管すると、寿命が 1 ～ 2 年に短くなります。屋内に保管するか、屋外での露出が制限されている場合、EL ワイヤーの色は 3 年間持続します。 EL ワイヤーに印加される電圧も寿命に影響します。より強力なインバーターは、EL ワイヤーに高い電圧を供給して明るくしますが、電圧が高いと、EL ワイヤーの明るさ、つまり明るさが早く失われます。通常の白熱電球が電圧をかけすぎると早く切れてしまうのと同じように、EL ワイヤーも同様です。費用を最大限に活用するには、EL ワイヤーのメーカーが提供するガイドラインに従う必要があります 。

EL ワイヤーの創造的な使い方を学びましょう。

ELワイヤーを使った照明ディスプレイと工作

EL ワイヤーが非常に人気があるのは、パルス光、円、テンポに合わせた特定のパターンなどの興味深い効果を非常に簡単に作成できるためです。このような効果を生み出すには、シーケンサーを使用する必要があります。シーケンサーはプログラム可能で、照明パターンとその移動速度を制御できます 。多くの人がホリデー ディスプレイに EL ワイヤーを使用していますが、野心的な屋外装飾を作成したい場合はシーケンサーが便利です。たとえば、カラフルな EL ワイヤーに包まれた魔女や幽霊を庭にハロウィーンのディスプレイにしている場合、シーケンサーを使用して繰り返しの照明パターンを設定できます。シーケンサーを使用すると音楽をプログラムすることもできるので、不気味なサウンド効果を追加して不気味なディスプレイを完成させることができます。

休日の装飾に加えて、EL ワイヤーは衣装にも使用され、興味深いユニークな効果を生み出します。サングラス、ジュエリー、コート、ペットの首輪はすべて EL ワイヤーのアップグレードに利用でき、EL ワイヤーはクラブに無制限の照明オプションを提供するようになりました。シーケンサーと併用すると、EL クラブ照明を音楽に合わせてパルスすることもできます。予算を重視する消費者は、パーソナライズされた家庭用および自動車用照明の新しいソリューションとして EL ワイヤーに注目しており、EL ワイヤーは低コストであるため、店頭のネオン看板の優れた代替品となっています。休日の電気代を節約したい場合でも、ダンスフロアで個性を主張したい場合でも、EL ワイヤーの多用途性と低コストにより、無限の発明の可能性が得られます。

EL ワイヤーは、柔軟性がなく脆かった当初とは大きく異なり、耐久性があり、さまざまな用途に適応できる製品としての地位を確立しました。自分で組み立てることができ、色、太さ、長さも豊富に揃っているので、EL ワイヤーはあなたの生活に小さな光をもたらすことでしょう。

EL ワイヤーがどのように作られるのか、どのように機能するのか、そしてそれを使って何ができるのかを理解したところで、次の記事が理解できるかもしれません。

数年前、エンジニアのトビー・マッカートニーさんはインド南部で、埋め立て地で再利用可能な品物を収穫して販売するピッキング作業員を支援する慈善団体に協力していた。マッカートニーさんは、回収したプラスチック廃棄物が道路の穴に入れられ、ガソリンをかけられ、放火されていたことを発見した。プラスチックが穴に溶けて固まると、穴が埋まりました。

マッカートニーはスコットランドに戻ったとき、2人の友人に自分が見たことについて話した。共同創設者兼最高執行責任者のゴードン・リード氏が振り返るように、道路での使用に特化して設計された新しいタイプの材料を作成するには、プラスチック廃棄物を利用する方が効果的であると判断したという。 1年間の研究を経て、彼らは産業用と消費者向けのプラスチック廃棄物の混合物を、アスファルトに代わる新素材のペレットに変える方法を開発した。アスファルトは、道路でアスファルトを固定する油ベースのシーリング材である。

スコットランドの新聞紙によると、マクリバー社は2016年4月に操業を開始して以来、同社の再生プラスチック道路建設資材がオーストラリアからドバイに至るまでの場所で道路建設に使用されているという。

「どの大陸にも道路はあります」とリード氏は言う。 「そして、世界約50カ国から関心を集めています。同社は現在、自社のプラスチックが米国の基準に適合することを実証するための試験道路の建設についてカリフォルニアの大学と協議中です」と彼は言う。

プラスチックとアスファルトの混合物

リード氏によると、道路建設に再生プラスチックを使用するのは簡単そうに思えますが、実際には適切な材料を作るには複雑なプロセスが必要です。 「プラスチックが異なれば、アスファルトに対する作用も異なります」と彼は説明する。 「間違った混合物を使用すると、実際にはアスファルトがさらに脆くなる可能性があります。」

MacRebur は、リサイクルが容易なペットボトルやその他の種類のプラスチックの使用を避け、代わりに地中に埋められる可能性のある種類の廃プラスチックに重点を置いています。リード氏は、MacRebur の独自プロセスについてあまり明らかにしないように、あまり詳細には触れなかった。

MacRebur の Web サイトのこのファクトシートによると、プラスチックが埋め立て地に流れ込まないようにすることに加えて、同社のプラスチック製道路材料は、プラスチックに置き換えられるアスファルト 1 トンあたり、二酸化炭素排出量を約 1 トン (0.907 トン) 節約することができます。

同社は、さまざまな環境に合わせてさまざまな種類の道路建設用プラスチックを開発してきました。 1 つの品種は、熱によるアスファルトの変形傾向に耐えるために、より高い引張強度が必要とされる中東などの場所の道路向けに設計されています。もう1つは、より柔軟で、カナダやスコットランドなどの寒い場所での凍結融解サイクルに耐えるように設計されている、とリード氏は言う。

MacRebur の現在の製品は道路のアスファルトの 6 ～ 20 パーセントを置き換えることができますが、リード氏は 2 年以内に改良版が 50 パーセントも置き換えることを期待しています。

リード氏は、MacRebur のプラスチック道路材料がアスファルトと物理的に結合するため、アスファルトが剥がれて環境に侵入するのを防ぐことができると述べています。 「プラスチックはアスファルトに溶け込み、同じものになります。なぜなら、両方とも炭化水素だからです」と彼は説明する。

プラスチックピン

米国では、プラスチックはすでに道路の維持管理に使用されています。テキサス大学アーリントン校の土木工学教授で同校の理事長は、高速道路の斜面の不安定な土壌の問題を解決する方法としてリサイクルプラスチックに注目し、最終的には路面の崩壊を引き起こす可能性がある。彼は埋め立て地からプラスチックを取り出し、それをリサイクルして崩れた土壌に挿入して安定させる巨大なピンを製造する技術を開発した。

ホセイン氏は電子メールで、再生プラスチックピンは「テキサス州、アイオワ州、ミズーリ州のさまざまな高速道路の斜面安定化プロジェクトで横方向に荷重を加える杭としてテストされ、成功した」と説明した。 「テキサス州運輸省は、承認された斜面安定化方法の 1 つとしてリサイクル プラスチック ピンを採用しました。」各ピンを地面に設置するのにかかる時間はわずか 3 ～ 4 分なので、不安定な地域全体を数日で補強できると彼は言います。

「一度（ピンが）地面に設置されると、劣化の影響を受けにくいため、斜面修復の長期にわたる解決策になります」とホセイン氏は言います。

ホセイン氏の UTA ウェブページによると、リサイクルされたピン 1 本で約 500 本のプラスチック製ソーダボトルが使用されます。ホセイン氏の研究グループは、デモンストレーション会場の1つで、600本のプラスチックピンを地面に打ち込み、埋め立て地に送られていたはずの30万本のペットボトルを利用した。

ホサイン氏は、中国政府が最近リサイクル目的でプラスチック廃棄物の輸入を禁止すると決定したことで、米国の起業家が道路資材を作る機会が生まれる可能性があると考えている。によると、2016年に中国は米国から77万6000トンの廃プラスチックを輸入した。

「リサイクルされたプラスチックを使用して建設される道路がますます増えると確信しています」とホセイン氏は言う。

しかし、新しい方法を開発するには、プラスチック材料を含む道路の本格的な試験やライフサイクル分析など、さらなる作業が必要であると同氏は言う。