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自然から学ぶアイデアの源泉 ネイチャーテック


軽くて頑丈!な、蜂の巣

ヒントとなる自然:蜂の巣=ハニカム

<写真>自然の巧みの技、ハチの巣。
Creative Commons

何がすごいの?

蜂の巣は沢山の筒が隣同士くっつきあい、巣を作っています。一つ一つをよく見てみると、断面が六角形になっているのが分かります。なぜ六角形なのでしょうか?

同じ形を敷き詰めて広い平面を作る実験をしてみましょう。敷き詰める図形は、いろいろ考えられます。正三角形や正四角形は隙間なく並べていくことができます。正五角形を並べてみると隙間ができてしまいます。正六角形は隙間なく並べられます。7以上の正多角形を並べると必ず隙間ができてしまいます。円形を並べてもやはり隙間ができてしまいます。この中で少ない材料で(=軽い)広い面積を作ることができるには、正六角形がもっとも効率的なのです。

また、この形がとても丈夫であることがわかっています。例えば、日本ミツバチの巣の壁は、厚さ0.1mmですが、4千ほどある巣穴に2kgもの密を溜めることができます。蜂の巣の壁はミツバチ自身が分泌するロウや唾液で造られるため、壁の材料を最小限にすることはミツバチにとって大切なことです。更に、蜂は幼虫を巣の中で育てるので、蜂の巣はいわばゆりかごのようなものです。大事な幼虫を守るために、蜂の巣は頑丈に作られるのです。

どうやって役立てるの?

六角形の筒を1つだけでなく、平面にたくさん敷き詰めて並べたものをハニカム構造と言います。ハニカム(Honeycomb)とは英語で蜂の巣のことです。正六角形のハニカム構造を持つ蜂の巣は非常に軽くて丈夫です。

このハニカム構造は、蜂の巣以外にもトンボやハエの複眼、亀の甲羅などに見られます。ハニカム構造を研究することで、より頑丈で軽い素材の開発が出来るでしょう。

どんな研究をしているの?

ハニカム構造は軽くて頑丈なだけでなく、音を吸収したり、衝撃を吸収したり、断熱したりする機能もあることが分かりました。また、ハニカム構造をねじるように変形させた「曲げ加工」は、複雑な形状にも使用できます。ハニカム構造は応用が多彩で、大きな可能性を秘めています。

どんな技術開発ができる?

ハニカム構造は、サッカーのゴールネットや、机の板、いすの座面など、私達の身の回りで使用されています。

工業的に応用されることも多く、飛行機の翼や壁の部分には、機体を軽くしながら、高い強度を保つためにハニカム構造が利用されています。骨組の部分にハニカム構造を利用し、それを表と裏の壁ではさむサンドイッチ構造を取り入れています。ちょうど段ボールの断面と同じ構造です。こうすることで、板一枚のみの構造とは比較にならない程の強度を持たせることができるのです。

他にも、新幹線の床、人工衛星の壁などに応用され、わたしたちの生活を見えないところから支えてもいます。小さな蜂の知恵が宇宙にまで飛んでいくなんて、素晴らしいですね。

井伏鱒二、他:共著「みつばち−自然界の幾何学者−自然の手帖シリーズ」、立風書房、1994

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掲載日:2010年11月15日

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