超高圧下における液状化

質問

金属が超高圧下において液状化
する現象が在りますが材木とか布
などの繊維状有機物でも液状化は

起きるのでしょうか？たとえば炭素
繊維でも液状化が起きるのか？

【2011年3月31日に締め切る予定です】

回答No.3

gamma_46 · ベストアンサー

No.2の続きです。

＞高速で衝突した際の超高圧下という条件で強度を保ち出来れば軽量という材料は何か？
＞というのが質問のきっかけです。なので超高圧が問題と成るのは構造体の一部が瞬間的
＞に超高圧　　（以下略）

という事でしたら、惑星内部の静的な話しではなく、強い衝撃波の話しです。
強い衝撃波は高い圧力を発生できますが、衝撃波で達成できる密度は上限があり（理想気体で４倍）、衝撃波のエネルギー（圧力に換算可能）の大部分は熱エネルギーになります。
細かな話しは省きますが、大雑把に言って秒速数km～数十kmの相対速度での衝突の直後には、物質（ぶつかる方とぶつけられる方の両方）の内部に伝わる衝撃波の通過によって気化し、爆発したように見えます（隕石衝突に似ています）。
今のところ、そのような強い衝撃波に耐える材料はありませんから、守りたい材料と離してシールド材を置いてシールド材を気化する事によってエネルギーを分散させています。
レーザーアブレーションで金属を加速していろいろな材料に衝突させる実験を、昔ラザフォード・アプルトン研究所でやっていました。国内ではJAXAや東大などでも実験していた（している？）はずです。

この当たりの物理は、Zel'dovich and Raizer 著 "Physics of Shock Waves and High-Temperature hydrodynamic Phenomena", Academic Press, 1967 の第11章に詳しく書いてあります。
実験で作った小さなクレーターの写真はhttp://www.esa.int/esaMI/Space_Debris/SEMZFL05VQF_0.htmlに、
デブリシールドの具体例に関しては、http://iss.jaxa.jp/iss/kibo/develop_status_09_e.htmlにあります。

お礼

ありがとうございます。

知識を増やす事が出来ました。
物体の質量がもう少し大きいと
どうなるかの疑問は残りますが。

軌道が同方向で速度差が1.2キロ
秒ぐらいで質量5キロと想定した
ら防御は難しいのでしょうね。

3月8日　7：00

回答No.2

gamma_46

液状化は液体という意味でお使いでしょうか？

状態方程式は、圧力、密度、温度の関係ですから。温度によっても違うのでは。
数GPa程度ですが、炭素の状態図を見てください。
http://prod.sandia.gov/techlib/access-control.cgi/2001/012619.pdf
のFig.5です。
TPaにすれば、大体の物は液体の様相を示すと思います。
セラミックスの場合も、Si02（石英）は常圧でも温度を上げれば液体になります。

お礼

ありがとうございます。

宇宙空間の構造体に対して衝突
して来る物質の防護方法に思い
をめぐらしている素人です。

高速で衝突した際の超高圧下と
いう条件で強度を保ち出来れば
軽量という材料は何か？

というのが質問のきっかけです。
なので超高圧が問題と成るのは
構造体の一部が瞬間的に超高圧

となるという点なのです。

回答No.1

noname#160321

直接関係ないかもしれませんが、超高圧(数十万気圧以上)を研究するときにダイアモンドを二つ押し付けてその間に物質を入れて研究する「ダイアモンドアンビル」という器具があります。
この装置で使われるダイアモンドは次第に凹んでいきます。
ですからさらに高圧では炭素繊維も塑性を現わすと思います。
でもそれは「液状化」ではなく「すべり」だと思います。

お礼

ありがとうございます。

ダイアモンドでさえ変形するとは
知りませんでした。金属と非金属
の液状化のしやすさを比べると非

金属の方がしにくいのでしょうか。
超高圧下における構造体を作ろう
とした場合に適する材料は何か？

を知りたいのです。塑性が現れても
強度を満たせれば十分なんです。
しかし金属では無理みたいなので

他の物質を比べてみたいのです。
セラミックなら良いのかな？

2011年2月20日