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月の表面は、昼には水の沸点を超え、夜には零下200℃を下回ります。1日は地球の29.5日ぶんあり、その半分が昼、半分が夜です。ここに人が長く住む基地を作るなら、壁の断熱材は欠かせません。しかも、真空の中で働き、何度も畳んだり伸ばしたり、人がぶつかったりしても壊れないことが求められます。
ペンシルベニア大学の Danielle R. Levin さんらは、この条件を、驚くほどありふれた材料で満たす方法を示しました。風船やレスキューシートに使われる、あの銀色のフィルム、Mylar（マイラー）です。ごく薄いマイラーを何百枚も重ねて真空中で測ると、宇宙用の断熱材に匹敵する低い熱伝導率を保ちながら、はるかに強い圧縮に耐えました。論文は2026年9月に ACS Applied Materials & Interfaces に掲載されました。
いまの断熱材は、ぶつかると壊れる
真空で使える断熱材には、すでに候補があります。宇宙機を包んでいる金色や銀色の多層断熱材（MLI）、ふわふわのエアロゲル、真空断熱パネルなどです。熱を伝えにくいという点では、どれも優秀です。
問題は、丈夫さです。これらは曲げにくかったり、ぶつかったときに層どうしが触れ合って熱の近道ができてしまったり、構造そのものが壊れたりします。宇宙機の外側に貼って誰も触らないなら構いませんが、人が暮らす基地の内外で、荷物が当たったり、組み立てで畳まれたりするとなると話が違います。「断熱性能」と「頑丈さ」を同時に満たす薄い材料が、足りていなかったのです。
マイラーを1ミリに400枚
研究チームが作ったのは、「HyLIFS」と名づけた積層フィルムです。材料は、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート、つまり市販のマイラーのフィルム。厚さは2.5マイクロメートル、5マイクロメートル、12.5マイクロメートルの3種類を試しました。これを、1ミリメートルあたり400枚、200枚、80枚という密度で重ねます。いちばん薄いフィルムなら、1ミリメートルの厚さの中に400枚が入っている計算です。
フィルムの一部には、原子層堆積という方法で、酸化アルミニウム（アルミナ）の極めて薄い膜を片面または両面に付けました。アルミナの膜は、フィルムの腰を強くし、赤外線を通しにくくする役目を持ちます。
できた積層を真空の中に置き、35℃から120℃の温度範囲で熱伝導率を測りました。結果は、0.1メガパスカルの圧縮をかけた状態で、最も低いもので2.2ミリワット毎メートル毎ケルビン。真空用のエアロゲルや真空断熱パネルと同じ、ミリワットの桁です。身近なグラスウールの断熱材と比べると、おおよそ10分の1以下の熱の通しにくさになります。
「薄いほど良い」は、外れた
研究チームには、始める前の予想がありました。フィルムが薄いほど、同じ厚さにたくさんの層が入るので、断熱は良くなるだろう、というものです。多層断熱材は、層が多いほど放射による熱の移動を抑えられるからです。
ところが、結果は逆でした。いちばん薄い2.5マイクロメートルの積層は、断熱材としては出来が悪く、中くらいの5マイクロメートルと厚い12.5マイクロメートルのほうが優れていたのです。
理由は、フィルムの表面にありました。市販のマイラーのようなフィルムには、巻いたときにフィルム同士が貼りつかないように、「アンチブロッキング剤」と呼ばれる微細な粒子が練り込まれています。真空の中では空気が熱を運ばないので、層から層へ熱が伝わる道は、この粒子が隣のフィルムに触れている「点」だけになります。研究チームの熱のモデルは、真空中の熱移動の主役が、この粒子を通る点接触の伝導であることを示しました。圧縮を強くかけたときほど、モデルと測定がよく合いました。
薄いフィルムをたくさん重ねれば、層の数が増えるぶん、粒子の接点も増えます。つまり、熱の近道が増える。だから薄いほうが不利だった、というわけです。逆に言えば、粒子の大きさや数、フィルムの硬さ、アルミナの膜の厚さを調整すれば、熱伝導率をもっと下げられる道筋が見えた、と論文は書いています。
20メガパスカルで10回押しても、性能が落ちない
頑丈さのほうは、期待を上回りました。別の力学試験で、積層に20メガパスカルを超える圧縮をかけました。1平方センチメートルの面積に、およそ200キログラムの重さが乗るのに相当する圧力です。これを10回繰り返しても、力学的な性質も熱的な性質も、調べた温度範囲ではほとんど劣化しませんでした。エアロゲルや、アルミナの膜のない積層断熱材では、こうはいきません。
共著者で研究室を率いる Igor Bargatin さんは、月の居住区をこの積層で断熱すれば、宇宙飛行士は必ずどこかでぶつかる小さな事故を起こすが、長期の滞在にはそうした衝撃に耐えて長く持つ材料が重要だ、と話しています。
1平方センチメートルから、何メートルものロールへ
ただし、今回の試料は1平方センチメートルほどの小さなもので、手作業で何時間もかけて組み立てられています。月の基地の壁を覆うには、幅が何メートルもあるロールにしなければならず、それには自動のロール塗工による製造が必要です。調べた温度範囲は35〜120℃で、月の夜の零下200℃以下での性能は、まだ測られていません。
それでも、特別な材料を一から開発するのではなく、どこにでもある銀色のフィルムの重ね方と表面の粒子の扱いで性能が決まる、という結果は、月の基地の設計にとって扱いやすい知らせです。薄いフィルムをたくさん重ねれば良いという直感が外れ、その理由が表面のごく小さな粒にあったというのは、材料の話として覚えておきたい一件だと思います。
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出典
- Levin, D. R., Campbell, M. F., Aldan, G., Omodior, O. H. & Bargatin, I. (2026) “Robust Layered Thermal Insulator Film Stacks for Vacuum Applications” ACS Applied Materials & Interfaces 18(36) 48946–48955（2026年9月1日）https://doi.org/10.1021/acsami.6c09126
- Universe Today “Moon Habitats May Use Layered Mylar to Block Extreme Heat”（Laurence Tognetti、2026年10月29日）https://www.universetoday.com/articles/moon-habitats-may-use-layered-mylar-to-block-extreme-heat
- Interesting Engineering “Penn engineers turn everyday Mylar into a promising insulator for the Moon”（2026年10月26日。ペンシルベニア大学工学部の発表に基づく記事）https://interestingengineering.com/innovation/us-penn-mylar-insulation-moon-habitats
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