空気より軽い素材が宙に浮く！名大助教が挑む、航空宇宙の常識を覆す材料革命
熱を加えるだけで宙に浮かぶ、黒い物体。この不思議な物質は、実に空気より0.5～10倍軽いという、世界を驚かせる革新的な機能素材です。この素材を開発したのは名古屋大学大学院工学研究科の上野 智永助教。2024年には実用化を目指すベンチャー「株式会社ソラマテリアル」を立ち上げ、研究開発から社会実装まで一貫して取り組んでいます。研究者・起業家の“二刀流”で材料工学に新風を吹かせる上野助教のマルチな活動と人物像に迫ります。
空気より軽い⁉ 超軽量素材とは
上野助教が開発したのは、カーボンナノチューブを水に分散させた液体を凍結乾燥して作った、発泡スチロールよりも密度の低い「超軽量素材」です。中はスポンジ状で、細かい穴が無数に開いた構造をしています。この素材を温めると、中の空気が温められて熱気球の原理と同様に軽くなり、外に追い出されることで素材の内部が周囲の空気より軽くなって宙に浮かぶ仕組みです。
この素材は、材料の配合や製法を変えることで、断熱性や吸音性、電磁波遮蔽といった機能を持たせることができるのも特徴のひとつ。大阪・関西万博で話題を集めた空飛ぶクルマや大型ドローン、EV車の断熱材や吸音材、宇宙機器の電磁波遮蔽材など、次世代モビリティや航空宇宙分野で、燃費の向上や環境負荷の低減などへの貢献が期待されています。
宇宙への憧れ、そして材料工学の道へ
子どもの頃に宇宙飛行士の毛利 衛さんの講演を聞いたことや、科学系の絵本作家、かこさとしさんの絵本が好きだったことがきっかけで、宇宙に関心を持ったという上野助教。大学で航空宇宙について学ぼうと、本学工学部の機械・航空工学科（現 機械・航空宇宙工学科）を志望しましたが不合格に。しかし、第2志望で入学した物理工学科で、物質を操作して新たな材料を創る「材料工学」の面白さに目覚めます。本学の修士課程に進んで難燃材料について研究し、博士課程で東京大学に移り、生物の形態形成を模倣した材料システムの研究に取り組みました。
誰も手をつけていない「端」を研究する
2011年に博士号を取得し、本学工学研究科の齋藤永宏教授からの誘いを受けて助教として名大に戻った上野助教。転機は2012年に参画したJST（科学技術振興機構）の「CREST（戦略的創造研究推進事業）」という基礎研究の支援プログラムでした。その中で若手研究者が新たな研究を提案する企画があり、上野助教は“超軽量素材”をテーマにアイデアを提案しました。
「形態形成の研究をしていたときにゲルを乾燥させると軽い素材になるのを知りました。カーボンナノチューブを加えると強度が高くなるというイメージもあって思いついたのが超軽量素材でした。齋藤先生からは“研究は端をやるもの”と教わっていたので、誰もやっていない究極的な軽さを追求したいと考えました」このテーマが見事に賞を獲得し、ここから研究開発が本格的にスタートしました。
当初から軽量素材を航空宇宙分野で使うことを想定していたこともあり、2016年にはJAXA（宇宙航空研究開発機構）の研究提案公募による軽量断熱材の研究が始まります。この中で、航空宇宙分野におけるニーズをつかみながら、断熱材だけでなく吸音材や電磁波遮蔽材への応用など、さらなる可能性を見出しました。
いち早く研究を社会に広げるための起業
「自身の研究をいち早く実社会で活用してもらいたい」と考えた上野助教は2022年、株式会社上野技術研究所（上野技研）を立ち上げます。地場産業や製造業が盛んな福井県で育った上野助教は、母方の親戚など身近に経営者が多く「大人になったら“自分の足で立つ”という感覚がありました」と話します。
その後、内閣府の研究開発プログラム「戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）」に採択され、社会実装に向け活動を展開する中で、さまざまな企業から声がかかるようになります。超軽量素材の事業化を本格的に模索したとき、必要なのは「専業でやれる人」と感じた上野助教は2024年4月、上野技研から事業譲渡する形で名古屋大学発ベンチャー「株式会社ソラマテリアル」を設立しました。
現在、ソラマテリアルの代表取締役を務めるのは上野研究室の修了生、大里智樹さん。上野助教はCTO（最高技術責任者）という立場から技術開発を中心に経営に携わっています。起業から2年ほどで数多くのピッチコンテストでの入賞やメディアに取り上げられるようになり、上野助教は「大学で研究しているだけでは社会に届きにくいのですが、事業として取り組むことで、多くの人に知ってもらえるようになりました」と手応えを感じています。
人材育成の大切さ
大学教員として次世代の育成にも情熱を注ぐ上野助教。「若い人は何かやりたいと思っています。その気持ちを信じて、学生たちが自発的に動けるよう刺激することを意識しています」と学生たちに寄り添います。
「能力や成長スピードは人それぞれ。ひとつの評価軸だと評価されないかもしれませんが、軸を変えるだけでその人に対する見方は変わります。自分自身が研究者と経営者という二足の草鞋を履いて、たくさんの軸を持つことで、学生それぞれの良さを引き出したい」と、経営者としての活動を人材育成にも生かしています。
浮力だけで浮くのであれば、少しでも空気より比重が軽くなるとどんどん上に浮かんでいってしまうはずです。いくらかの電磁気力が作用しているのではないでしょうか？カーボンがプラスの電荷をもつため、地球のマイナスに引かれて、浮力と釣り合っているとか？