「未来の材料」の発見

石器時代から青銅器時代、鉄器時代から現在のシリコン時代まで、材料は最も基本的なレベルで、人間がテクノロジーを操る種として何ができるかを、定義してきました。考古学がこれらの用語を使用して過去の時代を表しているのには、理由があります。材料が文明の形や機能を定義するからです。

現代では、マテリアル・サイエンスの進歩が最も差し迫ったの課題に根本的な解決策を提示します。それは、可能な限り小さな粒子から世界を再構築すること、そして、今までになかった未来材料から、まったく新しい製品や革新的な製造プロセスを生み出すことです。 

「現在では、材料のイノベーションが進んでおり、非常に小さな原子や分子のレベルで進行しています。私たちの生活に地球規模の影響を与えるでしょう」と、ダッソー・システムズのパッケージ製品・小売業およびホーム・ライフスタイル業界担当バイス・プレジデント、Philippe Loeb は述べています。「製品は、最終的に、以前から存在していた原子や分子に行き着きます。重要なのは、科学を利用してどのように再構築し、再構成するかです」

この分野は活気があり、発展しています。植物由来のプラスチック、最先端のナノスケール構造、酸素を吸放出するセラミックス、木材のような古くからの主役の新たな用途まで、2020 年代の材料分野は興味深くて変化に富んでいます。  

変更は簡単ではありません。新しい材料を使った実験は細心の注意を要するプロセスです。「シェフが調理中に調味料の量を変えてレシピを微調整するのと同じように、開発者も新しい材料を作るときに物質で実験をしています」と Loeb は言います。「組成の変更による効果と、それらが材料の性能に与える影響を理解し、モデル化します」

材料発見チームは、コスト効率が高く管理された方法でこのような実験を行い、新しいシミュレーション・テクノロジーを役立てています。実際、新素材の微細な構成要素を操作したり加工したりすることに関しては、製造業はかつてないほど優れた能力を備えている。

「モデル化とシミュレーションのテクノロジーのおかげで、材料が特定の条件や力にどのように反応するかを、原子スケールまで正確に理解できるようになりました」と Loeb は言います。「AI と機械学習が、モデルをよりスマートかつ正確にしてくれました。画期的です」 

また、次々に出てくるプラスチック関連の新たな規制にメーカーが対応するためには、リフォーミュレーションも不可欠です。フランスでは、2022  年 2 月にプラスチック包装が全面禁止されました。関連業界は、競争力を維持するために生産の迅速な調整を迫られています。 

「未来の材料の多様化は進んでおり、その挙動を正確に予測する能力が必要となります」と Loeb は言います。「金属の場合、私たちがすでに持っている知識と、カーボンナノ構造のようなものに関する開発知識を組み合わせることは、大きな可能性を秘めています」

たとえば Gerberit のような企業は、シミュレーション機能を使用して、セラミックベースの製品が実際の環境でどのように機能するかをテストし、適切な型と製造技法を作ることができました。 

作るのが簡単になれば、納期も短縮します。Loeb は話します。「シミュレーション・テクノロジーによって、新しい材料の市場投入までの時間が短縮されるでしょう。新しい材料の発見が迅速化するだけでなく、3D プリントなどの新しい技法で生産を拡大する速度も上がります。製造業界で今後 10 年間潜在能力を最大限発揮するためには不可欠でしょう」