ガラス製のビール瓶、ステンレス製のボトル、そしてシロクマの毛にはどんな共通点があるのでしょうか？
そう、これらはすべて優れた断熱材なのですが、その理由は意外と知られていません！
断熱材とは
優れた断熱材の特徴を知るために、まずは断熱材とは何かを正確に見てみましょう。 断熱材には、熱、音、電気など、さまざまな種類があります。 ここでは、熱放射を反射したり、物体間の熱伝導や対流を減少させたりすることで、物体間の熱伝達を減少させる断熱材について説明します（詳しくは後述します）。
Types of Heat Transfer
よくある誤解は、「断熱材は寒さを防ぐ」というものですが、実際には断熱材の機能は熱の伝達を減らすことであり、つまり熱を逃がさないということです。
優れた断熱材とは何かを理解するには、熱伝達の3つの方法を理解する必要があります。
「伝導」。 伝導：運動エネルギーが大きい（温度が高い）場所から、運動エネルギーが小さい（温度が低い）場所に熱が移動するプロセス。
Convection（対流）。
対流：気体や液体が熱せられ、熱源から離れていく過程。
断熱材
断熱材の役割は、熱伝導を減少させ、対象物を熱くしたり冷やしたりすることです。 断熱材の好例は、ステンレス製の水筒で、冷たい飲み物は冷たく、熱い飲み物は熱く保つことができます。
Superior Gloveでは、この謎の真相を解明するために、NOVO Engineering社の主席エンジニアであるPaul Faucher氏に話を聞きました。
「ステンレス製の水筒は、多くの人がステンレスが断熱材になっているのではなく、真空になっていることに気付いていないため、とても興味深い例です」とフォーチャー氏は説明します。 “ステンレスボトルは、実際には2つのボトルで構成されています。1つのボトルがもう1つのボトルの上に重なり、その間には小さな空間があります。
Faucher氏は、真空は最もよく知られた断熱材の1つですが、空気自体も優れた断熱材であり、オーブンミットやグラスファイバー製断熱材などの断熱特性の主な要因であると説明しています。
「NASAは実際に、スペースシャトルが地球に再突入する際に燃え尽きないようにするために、エアポケットを使用しています。”
生地用の熱絶縁材
生地用の熱絶縁材に関しては、メーカーにとっては常にサイズと効果の兼ね合いが問題となります。
「衣服の断熱材は、家の断熱材と同じように、空気のためのスペースを十分に確保して織り上げられています。
製品信頼性エンジニアリングのコンサルティング会社であるApex Ridgeのオーナー兼リードエンジニアであるAdam Bahret氏は、「中空の生地を使ってゆるく織り上げるのが衣類の断熱には最適ですが、家の断熱材と同じように、かさばる素材になってしまい、着る人にとっては必ずしも実用的ではありません」と説明します。 “熱エネルギーを逃がさないように設計された断熱生地の最大の課題は、いかにして巨大化することなく断熱特性を生み出すかということです。
Bahret氏がこれまでに遭遇した最も独創的で効果的な断熱方法の1つに、第三国の住宅を断熱するための独創的な方法があります。 そのアイデアは驚くほどシンプルですが、非常に効果的です。 ビールのガラス瓶を使って壁を作り、モルタルで固定します。 ビール瓶のくぼみと丸い形が優れた断熱材となり、瓶の透明性が自然光を十分に取り入れることができます。
断熱材の未来
今後、断熱材はどのようになっていくのでしょうか。 新しい素材が発見され、断熱服の作り方や着方が大きく変わるのでしょうか。
実際、Faucher氏は断熱材の未来はすでに到来していると考えています。
「将来的には、カーボンナノチューブ（マイクロチューブ）の製造技術に基づいた、マイクロチューブやマイクロスフィアの新しい断熱材が登場すると思います。
「マイクロチューブは、ミクロの世界では非常に小さく、空気を閉じ込めるくぼみがあるため、優れた絶縁体となります。 同じく中空である羽毛と同じように、熱エネルギーを遮断する働きをします。 ダウンジャケットを着ている人ならわかると思いますが、この断熱性は非常に優れています。
マイクロチューブ技術の価格は、まだ民生用としては実用的ではありません。
マイクロチューブ技術の価格は、まだ民生用としては実用的ではありません。
ガラス瓶、ステンレスボトル、ホッキョクグマの毛のパズル
ついに最初のパズルに戻ってきました-これらのアイテムの共通点は何でしょうか？ 記事を読んで下まで飛ばさなかった方は、2つのボトルの空洞が優れた絶縁性をもたらしていることをすでにご存知でしょう。
では、ホッキョクグマの毛はどうでしょうか？
ダウンフェザーに似たホッキョクグマの毛は、実は中が空洞になっています。 この中空部分が空気を閉じ込め、北極圏の厳しい寒さからホッキョクグマを守るのです。
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Paul Faucher氏は、コンセプトからパイロット製造まで、包括的なハードウェアおよびソフトウェア開発エンジニアリングサービスを提供するコンサルティング会社、NOVO Engineeringのプリンシパルエンジニアです。 機械工学と物理学の多彩なバックグラウンドを持つ。
Adam Bahretは、Google、Boeing、Amazon Robotics、Hyundaiなどを顧客に持つ、製品開発のための信頼性エンジニアリングに特化したエンジニアリング・コンサルティング・ファームであるApex Ridgeの創設者、オーナー、リード・エンジニアです。 製品開発において20年以上の経験を持つ、機械・電気システムの信頼性エキスパートである。 ノースイースタン大学で機械工学の修士号を取得し、ASQの国家認定信頼性エンジニアであり、IEEEのメンバーでもあります。
www.apexridge.
Read more by Tony Geng