用途に合わせた選択

材料選びは、材料ではなく目的から始まります。その部品が何をしなければならないか（要件）を書き出し、それを手ごろなコストで満たせる材料を探します。例をいくつか見てみましょう。

• 電気ケーブル：電流をほとんど損失なく流し、切れずに曲げられ、価格も手ごろでなければなりません。銅はとても電気を通しやすく、線に引き延ばしやすい材料です。アルミニウムは銅より電気を通しにくいものの、軽くて安いため、長い架空送電線に使われます。
• 窓：光を通し、風や雨を防がなければならないので、透明である必要があります。ガラスはその条件を満たすため、もろくても選ばれます。
• フライパン：底は熱を均等に広げるべきなので、アルミニウムや銅のような熱伝導のよい材料を使います。一方、取っ手は熱伝導の悪いプラスチックや木のような材料にして、熱くならないようにします。
• ばね：何度も伸びたり縮んだりして、元の形に戻らなければならないため、とても高い弾性限度が必要です。ばね鋼は、まさにそのために作られています。

「最高の材料」はなく、あるのは最もよい妥協点だけです。自転車のフレームを見ると、さまざまなトレードオフがわかります。

• 鋼：強く、丈夫で、修理しやすい一方、重い。
• アルミニウム合金：剛性の高いフレームを作る場合、鋼よりずっと軽い一方、繰り返し荷重に対しては壊れやすい。
• 炭素繊維複合材：とても軽く、必要な方向に剛性を高められる一方、高価で修理も難しい。

安い通勤用自転車を求める人と、1gでも軽くしたい競技選手では、選ぶ材料が異なります。どちらも、それぞれの目的には正しい選択です。

自転車用ヘルメットを見てみましょう。外側は薄くて硬いプラスチックですが、ヘルメットの大部分はつぶれる発泡体でできています。衝突すると、発泡体は永久につぶれます。そのために少し時間と距離がかかり、衝撃のエネルギーを吸収するので、頭に伝わる力が小さくなります。発泡体のない、丈夫で硬いヘルメットでは、頭が急に止まってしまい、かえって危険です。ここでは「やわらかい」材料が賢い選択なのです。