柔軟で剛性のある材料

著者: Laura McKinney
作成日: 3 4月 2021
更新日: 13 5月 2024
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「折紙の幾何学を用いた柔らかくて堅い構造 【研究評価グループ】」 東京大学 大学院総合文化研究科 広域システム科学系 准教授 舘 知宏
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ザ・ 柔軟性 材料が壊れることなく曲がることによってその形状を変える能力です。柔軟性とは、順応性があり、形状や可動性の変化に適応する能力です。それは機械的な柔軟性です。

ただし、フレキシブルリジッドの反対(柔軟性)とソフトハードの反対(硬さ)を混同しないことが重要です。柔らかい素材は、曲げるだけでなく、さまざまな方法で成形および変更できます(展性は完全です)。柔軟な素材は成形できず、曲げたときの形状変化のみを受け入れます。

硬い素材は固くないかもしれません。たとえば、木材は硬い材料ですが、たとえば鋼と比較して、貫通するのに必要な力が比較的少ないため、硬度が低くなります。

柔軟な材料と剛性のある材料の例は常に相対的なものです。たとえば、段ボールは、同じ繊維で作られた材料である紙とは対照的に、剛性のある材料の1つですが、それでもはるかに柔軟性があります。しかし、段ボールは、たとえば鉄に比べてわずかな柔軟性もあります。


一方で、厚みに応じて柔軟または剛性のある素材もあります。たとえば、高密度ポリエチレン(HDPE)は薄いシートでは柔軟性がありますが、厚い層ではより剛性が高く、ゴミ容器や大きなパイプなどのオブジェクトを構成する材料です。以下で説明する材料の多くは、柔軟性と剛性の両方があります。

  • 参照:弾性材料

柔軟な材料の例

  1. 論文。 植物性繊維をすりつぶして作ったペーストの薄いシートです。紙は、細く洗練されている場合、つまり繊維の水和が少ない場合に、より柔軟になります。水和繊維を含む紙はより硬いです。
  2. LDPE / LDPE(低密度ポリエチレン)。 これは、バッグ、自己接着フィルム、手袋などの柔軟なパッケージに使用されるリサイクル可能な熱可塑性樹脂の一種です。コンテナの硬い部分(ボトルキャップなど)にも使用されますが、主に薄いシートに使用されるため、非常に柔軟性があります。耐薬品性に​​優れています。また、最大80ºC、または95ºCの短時間の温度にも耐えることができます。柔軟性があるため、機械的衝撃に対する耐性が高くなっています。
  3. アルミニウム。 しなやかであるだけでなく、やわらかい金属であり、可鍛性に優れています。ただし、厚い層では硬くなることに注意することが重要です。これが、アルミニウムが柔軟なパッケージング(いわゆる「アルミニウムフォイル」でさえ)だけでなく、食品缶から飛行機まで、あらゆるサイズの大きな剛性構造で使用できる理由です。
  4. シリコーン。 無機ポリマーです。高温での安定性により、工業用金型や接着剤の製造に広く使用されています。また、乳房インプラント、弁プロテーゼ、心臓などのインプラントの滅菌にも使用されます。
  • それはあなたに役立つことができます:Ductileマテリアル

硬質材料の例

  1. 板紙。 それは柔軟な材料のいくつかの層で構成されています:紙。ただし、段ボールは、その厚さ、および繊維が通過するプロセス(接着)のために剛性があります。リサイクル素材で作れるので安価な素材です。その剛性と低コストのために、それは他のより壊れやすい物体を輸送することを可能にする箱を作るために通常選ばれる材料です。
  2. PET(ポリエチレンテレフタレート)。 剛性が高く、硬度と抵抗力のあるプラスチックです。化学物質や大気中の物質(熱、湿度)に耐性があるため、飲料、ジュース、医薬品の包装に使用されます。
  3. ポリプロピレン(PP)。 それは、その厚さに応じて剛性または柔軟性と見なすことができる材料の1つです。ただし、主に剛体に使用されます。高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンの中間です。それは高温とほとんどの酸とアルカリに対して非常に耐性があります。 CDケース、家具、トレイ、カッティングボードの製造に使用されます。残留物や有毒な汚染物質を一切残さないため、美食や医学(実験用家具から補綴物まで)で広く使用されている材料です。化学堆積物に対する耐性があるため、化学堆積物に最適な材料です。柔軟な形状で、包帯、ロープ、糸だけでなく、食品の包装に使用される薄いフィルムにも使用されます。
  4. ガラス。 自然界に存在する無機物です。剛性が高く、硬度が高いため、摩耗、切り傷、引っかき傷、貫通に対する優れた耐性を備えています。それにもかかわらず、1,200ºCを超える温度で成形できるため、あらゆる形状のガラスオブジェクトを製造できます。温度が再び下がると、新しく取得した形状で再び剛性になります。
  5. 鉄。 それは、優れた硬度と密度の剛性金属です。これは、地球の地殻で最も豊富な材料の1つであることに加えて、人間が最も使用する硬質金属です。これは、鉄と炭素の合金(混合物)である別の剛性金属である鋼を作成するために使用されます。
  6. 木材。 それは木の幹の主な内容であり、常に堅いです。植物の柔軟な「幹」は茎と呼ばれ、木は含まれていません。木材は、装飾品、食器、家、ボートなどの硬い物体を作るために使用されます。ガラスや金属など、溶けて新しい形をとることができる他の硬い材料とは異なり、木材は切断、彫刻、または研磨されます。つまり、硬い材料でなくなることはありません。

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