古くて新しい素材、セラミックス| 群馬大学佐藤和好准教授

群馬大学理工学部環境創生理工学科佐藤和好准教授

古くて新しい素材、セラミックス

群馬大学
理工学部環境創生理工学科

佐藤和好准教授

30分のミニ講義を聴講しよう！未来を拓く焼き物とナノテクノロジーの融合

ナノテクノロジーと融合したセラミックス技術は、エネルギー、環境、医療から宇宙開発に至る幅広い分野においてブレークスルーをもたらす新技術として注目されています。講義ライブでは、ナノセラミックス技術がもたらす、新たな世界の一端をご紹介します。

先生からのメッセージ

セラミックス材料の性質や機能は、構成する元素、作り方や大きさ、形などによって大きく変化します。これらの組み合わせは無限に存在するので、未知の領域が数多く残されており、これを追い求める宝探しに似た感覚こそが、材料研究の魅力です。
一方で、研究に限らず、持てる知識や感覚を総動員し、待ち受ける困難をも楽しめるようでなければ、未踏の地にたどりつくことはできません。高校では多くの知識を得ることはもちろん、学業以外のことにも積極的に挑戦し、感性を磨くとともに、自身が本当にやりたいことを探し求めてください。

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古くて新しい素材、セラミックスセラミックスは陶磁器に代表される、いわゆる「焼き物」として古くから人々の生活を支えてきました。今日では、優れた機能を持つセラミックスが開発され、電子機器や自動車などさまざまな製品に利用されています。我々の生活は、もはやセラミックスなくして成り立たないと言っても過言ではありません。
最近では、100万分の1ミリメートルを操るナノテクノロジーを駆使して作られたセラミックスが注目されています。ナノメートルサイズの粒子からなるセラミックスは、従来のセラミックスとは一線を画す優れた機能を持っています。ナノセラミックスでエネルギーや環境問題を解決その1つが、セラミックスを使った燃料電池です。水素と酸素の化学反応によって電気を作る燃料電池は、クリーンな発電装置として注目されています。電極にセラミックスのナノ粒子を使うことで、化学反応の効率が大幅にアップします。高性能化により電池の小型化が可能になり、さまざまな電源としての応用が期待できます。
排気ガスを浄化処理する触媒の素材としても、セラミックスのナノ粒子が適しています。反応の効率が高いということは、浄化作用に優れているということです。このように、セラミックスはエネルギーや環境問題の解決にも一役買っているのです。ナノ粒子を精密にデザインするナノ粒子は、大きさだけでなく、形状や原子の配列構造などで機能が大きく変化します。それを自在に制御してデザインできるようになれば、より高機能で役立つ材料が作られるでしょう。例えば、化学反応をコントロールして従来の方法では得られない原子の配列構造を持つ酸化ジルコニウムナノ粒子や、活性な表面を持つ立方体状の酸化スズナノキューブが作製できます。これらは、エネルギーや環境分野だけでなく、化学、電気、光学などさまざまな分野での応用が期待されています。