ホワイトセラミックス2

セラミックスは今､第３世代へ

｢ceramic」と英語でいう場合､一般には「製陶術や陶芸､もしくは窯
業(ようぎょう)」を指す。そして「ceramics」と複数扱いにした場
合に「陶磁器類」を指すと英和辞典にはある。この文章で対象にし
ようとしているものは陶芸やその技術ではない。やはりセラミック
スと記すのがふさわしいだろう。先に「セラミックホワイト」と記
したのは固有名詞であるためで、だからこそ括弧書きにした。

セラミックスの定義を事典にあたってみると､「非金属無機材料に
高温処理を施した生成物で､天然の無機物を固めた窯業製品の総称｣
とある。耳慣れない用語で分かりにくいが、簡単にいってしまえば
｢窯(かま)で焼いたものすべて」といっているようなものだ。事実､
セラミックス関連の資料にあたってみると、そこで扱われている素
材の幅広いことに驚かされる。

参考文献として取り上げた『わかりやすいセラミックスのはなし』
でも、我々がセラミックスと呼んでイメージするものを離れて、ガ
ラスやカーボン、人工ダイヤモンドにいたるまでをセラミックスと
して取り上げている。先のイミテーションダイヤモンドになるチタ
ン酸ストロンチウムなどがセラミックスと呼ばれる所以である。

これらはいわば「ニューセラミックス」である。そしてニューセラ
ミックスと呼ぶべきさまざまな素材は、生活や産業の最前線を拓く
ものとして大いなる注目を集め、また実際に活用されている。

そこで、セラミックスの世界がどのようなものかをざっと覗いてみ
よう。参考文献には大変分かりやすく幅広いセラミックスの世界が
展開されているので、是非とも本書を繙いてみていただきたい。

セラミックスを世代別に分けると３つのカテゴリーに分けることが
できる。第１世代は私たちがよく知る陶磁器の世界である。天然の
粘土を原料とし木材を燃料として製造する「やきもの」である。

これに続く第２世代は天然原料を精製して温度や窯の管理を厳密に
することで精度の高い焼成を行うものだ。例えばエンジンの点火プ
ラグは第２世代の優等生だといわれる。

また送電線に用いる碍子も第１世代の作り方で作られていたものが
やがてより高圧の電流を流すために太く重くなった電線を支えるべ
く機能強化が求められ､その製造方法も第２世代に移行したという｡

そして第３世代。これは高純度の合成原料粉末を使用し、焼結体の
組織を厳密に管理して製造するものだ。私たちの身近にあるもので
いえばハサミやナイフなどの製品に用いられており、通常私たちが
セラミックスといってイメージするのはこの第３世代のセラミック
スである。

では、それぞれの世代でセラミックスはどう変わったのだろうか。
ひとことでいえば「焼結」と呼ばれる焼き締め具合の違いだといえ
ばいいだろう。窯で焼く「やきもの」が焼き締まる原理は以下のよ
うなものである。

２つの粉末粒子を接触させて過熱すると粉末粒子の表面には表面張
力が働いて、その接点ではお互いを引き込もうとする力が温度上昇
とともに高まってくる。これは温度上昇とともに２つの粉末粒子全
体の表面積が小さくなるように働き、原子の移動によって一体化が
進行するからだ。この際、温度を一定にすれば、粉末粒子が小さい
ほど一体化が進み、緻密化が進行する。

こうした原理を頭においてセラミックスの各世代を見てみよう。陶
器は基本的に大きな粒子がばらばらの粘土を1200℃程度の温度で焼
くだけである。これに対して磁器は粘土に長石や陶石のより細かい
粒子成分を混ぜて陶器より高い温度で焼くために、陶器より焼結密
度が高く、硬く焼き締められたものができあがるのである。

第２世代、第３世代のセラミックスでも原理は同様であるが、第２
世代では天然原料を精製するに過ぎないのに対し、第３世代では、
できあがる製品の硬度や精度に合わせて高純度微粒子の原料合成を
変え、これを高い温度で焼くために焼結の密度が飛躍的に上がるの
である。セラミックスの高い硬度はこうして生まれる。

このように作られる第３世代セラミックスをニューセラミックス、
ファインセラミックスと呼ぶ所以である。ただし、これらは単に硬
度だけを求めて作られるのではない。硬くてもろいといわれるセラ
ミックスに高い粘度を付与してセラミックスバネを作ることも合成
粉末の粒子を変えることによって可能となっている。セラミックス
世界の最前線は、今、飛躍的にその幅を広げているのだ。

[3]へ続く