進化するセラミックス｜セラミックス技術コラム

最近のセラミックスでは電気や光を通すものや、柔らかいものもあり、生体への応用などにも進歩しています。

セラミックスの電気的性質の利用として、高電圧、高周波に最も優れた電気絶縁材料で、絶縁碍子として現在も使用されています。
半導電性、超電導性セラミックスもあります。
電気的絶縁性は化学結合に由来した価電子帯と伝導部の禁制帯巾が大きいことによります。
大きな禁制帯巾の間に不純物電子準位や欠陥電子準位を作ることで、半導体化を制御出来ています。

このようにして作られた半導体はガスセンサーなどのセンサーに応用しています。
誘電性、焦電性、圧電性などのセラミックスならではの機能発現による幅広い応用が進んでいます。
磁性材料は鉄が有名ですが、さらに強力な磁性体はフェライトです。

セラミックスの脆さは依然として問題です。
部分化ジルコニアを始め、複合化、繊維強化などで破壊靱性向上のための方法が開発・研究されています。
弊社においてもカーボンナノチューブ添加による研究を進めています。

セラミックスは2000℃以上の高温に耐えられること、化学的耐食性が高いこと、機械的強度が高いこと高硬度であり、傷が付き難いことなど、他の材料と比べて抜群の特性を示します。
これらは原子と原子の結び付きが強力な化学結合性であることや結晶であることに起因します。

セラミックスの進化は元素の選択から始まり、化学結合性、結晶構造、不純物制御、欠陥制御などの微細構造制御などにより、さらなる進歩を期待しています。