ピクレート

ピクリート（/ ˈ p aɪ k r iː t /、ピエ・クリート）^[1]は、凍った氷の複合体であり、^[2]元々は重量の約14％のおがくずまたは他の形態の木材パルプ（紙など）と86％の氷（重量​​比で6対1）でできていました。

第二次世界大戦中、ジェフリー・パイクはこれを英国海軍の超大型航空母艦の候補材料として提案した。パイクライトは、熱伝導率が低いため融解速度が比較的遅いことや、通常の氷に比べて強度と靭性が大幅に向上していることなど、珍しい特性を備えている。これらの物理的特性により、材料が凍ったままである限り、 コンクリートに匹敵する材料となる可能性がある。

ピクライトは凍結過程で膨張するため、コンクリートよりも成形がやや難しい。しかし、海水を原料として使って修復やメンテナンスができる。混合物はどんな形にも成形して凍結させることができ、凍結温度以下に保つ限り、強靭で耐久性がある。温度をさらに -15 °C (5 °F) まで下げると、徐々に変形したりたわんだりするのに対する耐性が向上する。

ジェフリー・パイクは、1942年頃に（実際にはパイクリートの発明より前）、マウントバッテン卿を彼の提案の可能性について説得し、カナダのアルバータ州の2か所で試験が行われた。氷でできた船のアイデアは米国とカナダに十分な印象を与え、カナディアンロッキーのパトリシア湖で、長さ60フィート（18メートル）、1,000トンの船が1か月で建造された。しかし、それはパイクリートの提案より前に、普通の氷（湖の氷）を使って建造された。溶けるのにひと夏より少し長かったが、普通の氷は弱すぎることが判明した。パイクは、ハーマン・マークと彼の助手による報告から、木の繊維を混ぜた水で作った氷は、純粋な水の氷よりもはるかに強い固体の塊になることを知った。マックス・ペルツは後に次のように回想している。

そしてある日、パイクは私に、理解しがたいという報告書を手渡した。それはウィーンで物理化学を教えていたハーマン・マークの報告書だった。彼はナチスがオーストリアを制圧した際に職を失い、ブルックリン工科大学に避難していた。プラスチックの専門家として、彼はプラスチックの多くはそのままでは脆いが、セルロースなどの繊維を埋め込むことで強度を増すことができることを知っていた。コンクリートを鋼線で補強できるのと同じだ。マークと助手のウォルター・P・ホーエンシュタインは、新聞用紙の原料である綿や木材パルプを水に少し混ぜて凍らせたところ、これらを加えると氷が劇的に強くなることを発見した。

彼らの報告を読んだ後、私は上官たちに、純粋な氷を使った実験を中止し、強化氷の製造と試験のための研究室を設立するよう助言した。統合作戦部は、セントポール大聖堂が見えるスミスフィールド マーケットの地下 5 階にある大きな肉屋を徴用し、気温 0 °C (32 °F) 以下でも暖かく過ごせるように、空軍兵に支給されるタイプの電気加熱スーツを発注した。彼らは若い特殊部隊員を私の技術者として派遣し、私は当時物理学を専攻し、後にケンブリッジ大学で工学の講師となったケネス パスコーを招いて手伝ってもらった。私たちは大きな風洞を作り、湿った木材パルプのドロドロした塊を凍らせ、強化氷をブロックに切った。私たちのテストはすぐにマークとホーエンシュタインの結果を裏付けた。わずか 4 パーセントの木材パルプを含む氷のブロックは、重量当たりの強度がコンクリートと同等だった。私たちはこのプロジェクトの発案者に敬意を表して、この強化氷を「ピクリート」と名付けた。 2 フィート四方、1 フィートの厚さの直立した純粋な氷のブロックにライフルの弾丸を撃ち込んだところ、ブロックは砕け散りました。ピクライトに弾丸が小さなクレーターを作り、何の損傷も与えずに埋め込まれました。私の評価は上がりましたが、ハバクク計画のためだということ以外、ピクライトが何のために必要かは誰も教えてくれませんでした。

— ペルツ、マックス、もっと早くあなたを怒らせればよかったのに^[3]

ペルツは後に、ハバクク計画が巨大な航空母艦を建造する計画であり、伝統的な意味での船というよりはむしろ浮島に近いものであることを知ることになる。ペルツと彼の協力者らによるロンドン市のスミスフィールド肉市場での実験は、動物の死骸で仕切ったスクリーンの後ろで極秘裏に行われた。^{[4] [5] [6]} テストにより、ピクライトは純粋な氷よりもはるかに強く砕けないことが確認されたが、-15 °C (5 °F) を超える温度では自重でたわむことも確認された。^[7]

この突破に対するマウントバッテンの反応は、パイクの伝記作家デイヴィッド・ランプによって記録されている。

その後何が起こったかは、戦後数年経ってマウントバッテン卿が夕食後のスピーチで広く引用された説明で説明されている。「私は首相に会うためにチェッカーズに派遣され、首相は風呂に入っていると言われた。私は『よかった、まさにそこが首相にいて欲しい場所だ』と言った。私は階段を駆け上がり、首相に呼びかけた。『新しい材料の塊があるので、あなたの風呂に入れたい』。その後、首相はそれをケベック会議に持っていくよう提案した。」チャーチルの湯気の立つ風呂での実演は最も劇的だった。小さなパイクライトの立方体の外側の氷の膜が溶けた後、露出したばかりの木材パルプが残りの塊の解凍を防いだ。

— ランプ、デイヴィッド、パイク、知られざる天才^[8]

もう一つの伝説は、 1943年のケベック会議で、マウントバッテンはウィンストン・チャーチルとフランクリン・D・ルーズベルトに同行した提督や将軍たちにその可能性を実証するために、ピクリートのブロックを持ってきたというものである。マウントバッテンは2つのブロックを持ってプロジェクト会議に参加し、地面に置いた。1つは普通の氷のブロックで、もう1つはピクリートだった。そして彼は軍用拳銃を取り出し、最初のブロックを撃った。ブロックは粉々に砕け散った。次に彼は、この種の氷が弾丸に対してどれほどの抵抗力があるかを示すために、ピクリートを撃った。弾丸はブロックから跳ね返り、アーネスト・キング提督のズボンの脚をかすめて壁に突き刺さった。しかし、ペルツ自身の説明によると、跳ね返った弾丸が提督に当たった事件は、実際にはロンドンでそれよりずっと前に起きており、その銃を撃ったのはプロジェクトの誰かであり、マウントバッテンではなかった。^[9]

これらのテストにもかかわらず、資金の制限と、戦争の流れがより従来型の方法を使用する連合国に有利に変わり始めているという確信のために、主なハバクク計画は実行されなかった。^[10]

イギリスのイズメイ将軍の回想録によると：

陸上の飛行場が利用可能になるまでの間、戦闘機が敵の上陸を支援するために使用したり、航空機を長距離輸送するための中継地点として使用したりできる浮体式プラットフォームの建造の実現可能性についても、かなりの検討が行われました。その多くは高度な技術に関するものでした。統合作戦スタッフのメンバーが最初に考案し、マウントバッテンが熱心に支持したアイデアは、これらの浮体式プラットフォームを氷山で建造するというものでした。低速で蒸気で航行できるようにエンジンと、溶けないように冷凍装置が備え付けられます。沈没しません。全体的に完全に空想的に思えましたが、このアイデアは多くの調査なしに放棄されませんでした。その後、米国海軍当局はさまざまな代替建造方法を検討しましたが、最終的には、空母と補助空母の方が同じ目的をより効果的に果たせるという点で一般的な合意が得られました。

— 将軍イズメイ卿

第二次世界大戦以来、パイクリートは科学的な好奇心の対象であり、重要な研究や建設には利用されていません。しかし、建築家、エンジニア、未来学者の間では、パイクリートの新しい概念が時折現れ、通常は巨大な海洋建設への可能性や、合成複合材やケブラーなどの超強力材料の適用による改善に関するものです。

1985年、オスロ港の岸壁へのピクライトの使用が検討された。しかし、ピクライトは実環境下では信頼性が低いため、この案は後に棚上げとなった。^[12]ピクライトは氷点下またはそれ以下の温度で保存する必要があり、-15℃（5℉）を超える温度では自重でたわむ傾向があるため、有効性と公共の安全を保証する代替案が検討された。^[7]

2011年、ウィーン工科大学はオーストリアのオーバーグルグル村に直径10メートル（33フィート）のピクレート氷ドームの建設に成功した。彼らは、氷の自然特性と強度を利用して、気球に氷を吹き付ける日本の独自の技術を改良した。この構造物は、日光で氷が溶け始め、構造が信頼できなくなるまで3か月間持ちこたえた。^[13]ウィーン工科大学の研究者ヨハン・コレッガーは、彼のチームの新しい代替方法の方が簡単で、作業員に氷の飛沫がかからないと考えている。自立式構造物を建設するために、コレッガーと彼の同僚はまず8インチ（200 mm）の氷の板を16のセグメントに切断した。セグメントをドーム状の曲線に彫刻するために、研究者は氷のクリープ挙動に頼った。氷に圧力をかけると、壊れることなくゆっくりと形を変える。研究者らによると、氷河が移動するメカニズムの一つである「氷河クリープ」も同様に機能するという。^[13]

2014年、アイントホーフェン工科大学はフィンランドのジュカで氷のドームとサグラダ・ファミリアの氷の模型を含む氷の建築プロジェクトに取り組んだ。^[14]彼らは世界最大の氷のドームを建設しようとした。人為的なミスにより、バルーンを膨らませるコンプレッサーのプラグが外れ、バルーンが収縮した。オランダの学生チームはすぐにバルーンを再び膨らませ、崩壊したドームの部分に再度スプレーした。彼らは建設を続け、最終的にドームを一般に公開した。しかし、数日のうちに屋根が崩落し、当時は現場に訪問者はいなかった。^[15]

ピクリートの耐久性については未だ議論が続いている。ペルツは、その圧縮強度を約1,100psi（7.6MPa）と推定している。^[10]

1943年9月に提案された小型ピクライト容器の製造に関する特性表には、次のようなものが含まれていた。^[16]

2009 年、ディスカバリー チャンネルの番組「MythBusters」の エピソード 115 で、ピクリートの特性とその背後にある神話がテストされました。まず、番組のメイン ホストであるアダム サベージとジェイミー ハイネマンが、一般的な氷、ピクリート、および番組のために特別に作られた「スーパー ピクリート」と呼ばれる新素材 (木材パルプの代わりに新聞紙を使用) の機械的特性を比較しました。どちらのバージョンのピクリートも、数百ポンドの重量に耐え、氷の塊よりもはるかに強力であることが証明されました。スーパー ピクリートは、元のバージョンよりもはるかに強力でした。

その後、MythBusters はスーパー パイクライトで実物大のボートを建造し、Yesterday's Newsと名付け、現実世界の状況にさらした。MythBusters の船には、当初の計画では要求されていたようなパイクライトを冷凍保存するための冷蔵ユニットが搭載されておらず、ボートの構造は第二次世界大戦で提案された巨大な船よりもはるかに薄かった。ボートは時速 23 マイル (37 km/h) の速度で浮いて無傷のままだったが、ゆっくりと溶け始めるとすぐに水漏れが始まった。20 分後、ボートは劣化し、実験は終了した。ボートは、操縦されて岸に戻るまでさらに 10 分間持ちこたえた。ボートは機能したものの、航空母艦全体をパイクライトで建造できるという当初の提案には非常に非現実的であると指摘された。^[17]彼らの結論は「もっともらしいが、ばかげている」というものだった。なぜなら、冷却されずに沈んでしまう何万トンもの物質から船を建造しなければならないからだ。

同年、第二次世界大戦におけるパイクとパイクリートの話は、架空のイギリスの気象学者と彼のノルマンディー上陸作戦の天気予報への貢献を描いたジャイルズ・フォーデンの著書『乱気流』でも重要な役割を果たした。主人公は戦後のパイクリート活動にも関わっている。

2010年、BBCの番組「バング・ゴーズ・ザ・セオリー」 第26話では、木材パルプではなく麻で作られた全長20フィート（6.1メートル）、重さ5トンのパイクライトボートのテストが行​​われた。ボートがエンジンマウントから浸水したため、司会者のジェム・スタンスフィールド、ダラス・キャンベル、リズ・ボニン、ヤン・ウォンの4人全員がポーツマス港から救助された。予想よりも暖かかった9月の海水で予想よりはるかに早く溶け、最終的に転覆した。

2013年、ドイツのテレビ局WDRの番組「Kopfball」 [de]は、木材パルプの代わりに麻繊維を使用したピクレートを使った実験を行った。厚さ5cm（2.1インチ）の板は、80kg以上の重さにも耐え、破損することなく、曲がり始めただけだった。

ニール・スティーブンソンの2015年の小説『セブンイーヴス』では、低軌道居住区や宇宙船の船体を建設するためにピクライトが使用されるという架空の話が描かれている。 ^[18]

99% Invisibleのミニストーリーポッドキャスト第3巻には、ハバクック計画と、第二次世界大戦中に有用な建築材料としてピクライトが開発、提案され、最終的に廃棄されたことについての記事が含まれています。 ^[19]

アイザック・アーサーのサイエンス＆フューチャリズムのYouTubeエピソード「セレスの植民地化」では、採掘対象の小惑星にドーム状の居住地を建設するためにピクライトを使用するという架空の説明がある。 ^[20]

• セメント結合木質繊維
• 凍結土と同様の性質を利用した建設技術である地盤凍結

• ピクリーテ - ロッキー山脈の氷船
• 提案された第二次世界大戦の航空母艦 2019-07-12 にWayback Machineでアーカイブされました
• ピクリーテ…あるいは、死なない神話…