セラミックス：多様な用途を持つ、日常生活における身近な素材

セラミックスは、身の回りにある金属や有機物以外のあらゆる材料を指します。

焼き物だけでなく、タイル、窓ガラス、電子機器の部品など、私たちの生活を支える幅広い用途で使用されています。

セラミックスは、セラミックス（名詞）とセラミック（形容詞）として使い分けられます。

セラミックスは、ジルコニアやアルミナなどの精製された非鉄金属材料のパウダーを調合して成形し、焼結して製造されています。

このパウダーは製品の用途に合わせて調合されます。

現代では、ファインセラミックスと呼ばれるさらに精製された多種類の原料で製造されています。

セラミックスは、非常に緻密で硬く、酸化して錆びることがなく、高い耐熱性、耐蝕性、絶縁性、耐摩耗性を持ちます。

セラミックは、高温に耐えられる結晶構造を持っています。

この構造は、規則的に配置された原子や分子によって形成されており、非常に強い結合力で結ばれています。

この安定した構造により、セラミックは高温でも構造的な安定性を維持できます。

さらに、セラミック材料は微細な結晶粒子で構成されており、これらの結晶粒界も高温において安定しています。

そのため、セラミックは熱衝撃に対しても比較的耐性があります。

セラミックの製造工程は、調合、成形、焼成の順に行われ、さまざまな成形方法が用途や性能に合わせて選択されます。

焼成後は、必要な場合は切削や研磨などの二次加工が施されます。

セラミックは非常に硬く、摩耗しにくく、耐熱性があり、腐食に強いなどの優れた特性を持っています。

しかし、最大の欠点は脆いことで、衝撃などで簡単に割れてしまいます。

ただし、セラミックはさまざまな元素を組み合わせることで、脆さを緩和するような特性を持たせることができます。

セラミックは、フィルター、半導体、電子機器、家庭用品など、さまざまな分野で活用されています。

また、セラミックコーティングは、素材の表面にセラミック成分を主体とした被膜を形成する表面処理技術で、耐摩耗性や耐食性の向上などの目的に使用されています。

セラミックコーティングは、素材の耐久性や耐熱性を向上させ、耐衝撃性や靭性を付加します。

さらに、コーティングの種類によって、摺動性や耐摩耗性などの新たな機能を追加できます。

窒化物系コーティングは耐摩耗性や耐熱性を向上させ、酸化物系コーティングは耐熱性や絶縁性を向上させ、炭化物系コーティングは耐摩耗性や放熱性を向上させます。

非晶質炭素コーティングは耐摩耗性と耐溶着性を向上させます。

合金膜や多層化膜によるコーティングでは、さらに多様な機能性を付加できます。

亜鉛二次電池「ZNB」は、亜鉛の充放電時のショート問題を解決し、低コストで高エネルギー密度を実現しています。

また、安全性が高く、屋内設置に適しています。

一方、「FGAN」は独自の結晶育成技術により、低結晶欠陥の窒化ガリウムウエハーを提供し、高出力レーザーや超高輝度LEDの開発に貢献しています。

さらに、複合ウエハーセラミック分野の技術を応用した電子デバイス用基板も開発されています。

セラミックコーティングは、セラミックとフッ素樹脂を組み合わせたSGNコーティングなどの種類があります。

SGNコーティングは、遠赤外線効果やスパッタの付着防止などの機能があり、遠赤効果や耐熱性、非粘着性を必要とする用途に活用されています。

セラミックコーティングの用途としては、高温下での部材保護や溶接スパッタの付着防止、食品用天板の焼き付き防止などが挙げられます。

また、セラミックは幅広い分野で活用されており、ファインセラミックの登場により、耐久性や耐熱性の向上など、さまざまな機能付加が可能になっています。

セラミックスは型を使用して成形して焼成するため、複雑な形状製品の大量生産が可能です。

金属よりも硬く、耐熱耐摩耗耐蝕性に優れています。

さらに、金属よりも軽量で、金属では製造が困難な形状でも製造できます。

セラミックスの主な原料はアルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素などで、用途に応じて特性が異なります。

アルミナは硬度が高く耐熱耐摩耗耐蝕性に優れ、ジルコニアは強度と靭性が高いのが特徴です。

また、ジルコニアに添加物をドープすることで、黒色や青色などの色を付けることもできます。

強化アルミナはアルミナにジルコニアを添加して製造され、アルミナでありながらジルコニアに近い強度特性を備えています。

セラミックは陶器の硬いが割れやすいイメージとは異なり、多様な機能を有しています。

電子部品、建材、日用品、医療素材や医療器具など、私たちの生活の至る所で活用されています。

セラミックは金属材料と有機化合物以外の無機固体材料を指し、金属と非金属の組み合わせや金属酸化物も含みます。

天然原料を用いる伝統的なセラミックと、人工的に組成制御されたファインセラミックがあります。

セラミックとセラミックスという用語の使い分けは明確ではなく、セラミックを原料・材料に対して使い、セラミックを使用して作られたものをセラミックスと呼ぶのが一般的です。

セラミックス時計は、その高い耐久性と耐食性により、過酷な環境下でも新品同様の輝きを保ちます。

また、軽量で肌触りが滑らかなため、長時間着用しても負担を感じにくく、デザイン性も向上しています。

しかし、強い衝撃には注意が必要で、加工には高度な技術が求められます。

黒や白だけでなく、ブルーやレッドなどのカラージルコニアも開発され、カラーバリエーションも豊富になっています。

セラミック歯の治療にはメリットとデメリットがある。

メリットとしては、見た目が美しく、金属アレルギーでも使用可能で、汚れが付着しにくく、変色しにくい。

デメリットとしては、強い衝撃を与えると割れる恐れがあり、保険対象外である。

ジルコニア素材は、セラミック治療に使用される素材で、強くて丈夫で耐熱性・耐久性・耐腐食性に優れている。

ジルコニアは金属よりも硬く強度が高いが、軽量のため装着時の歯への負担が少ない。

また、光を透過しやすい透明感のある白く美しい仕上がりを目指すことができる。

サブナノセラミック膜は、特定の液体や気体を分離する膜で、省エネルギーと省コストを実現します。

革新的な分離プロセスにも活用できます。

また、日本ガイシは、エネルギー密度の高い小型薄型のリチウムイオン二次電池「EnerCera」や、セラミックヒーター成膜プロセスにおけるウエハーの温度を均一にコントロールするステージも開発しています。

セラミック治療には3種類あり、「ラミネートベニヤ」「メタルボンドクラウン」「オールセラミッククラウン」がある。

ラミネートベニヤは歯の表側を薄く削り、セラミックを貼る治療法で、他の方法に比べて歯を削る量が少なく済む。

施術期間が短く、痛みも少ないため人気の高い治療法で、前歯の審美治療や「すきっ歯」の改善に向いている。

ただし、貼り付けた部分が外れたり、割れたりすることがあり、保険対象外となる。

ファインセラミックスの製造には、純度の高い合成粉末を使用し、微細組織を正確に制御して合成される。

医療用や電子部品（IC基板、コンデンサなど）の材料として利用されている。

製造工程は、原料調合、成形、乾燥・仮焼、華飾・施釉、焼成、仕上げ加工の順に行われる。

成形方法は、乾式成形、湿式成形、熱間プレス成形などがあり、用途に応じて使い分けられる。

セラミックスは天然鉱物を原料としていますが、ファインセラミックスは高純度に精製された原料を使用しています。

また、製造法も異なり、ファインセラミックスはより高度な技術を用いて作られています。

その結果、ファインセラミックスは、機械的、電気的、光学的などの特性に優れています。