繊維・ゴム・セラミックスなどの新素材
プラスチック以外にも、現代社会では様々な素材が生活と産業を支えています。天然素材と合成素材の違いや新素材の特徴を学びます。
基本知識
繊維の分類:
・天然繊維: 植物由来（綿・麻）・動物由来（絹・羊毛）
・合成繊維: ナイロン・ポリエステル・アクリル。石油から合成。
・半合成繊維: レーヨン・アセテート。天然のセルロースを化学処理。
ゴムの分類:
・天然ゴム: ゴムの木の樹液（ラテックス）から。伸縮性・気密性大。
・合成ゴム: スチレンブタジエンゴム(SBR)など。耐熱・耐油性に優れる。
セラミックスは無機固体材料で、ガラス・コンクリート・陶磁器・ファインセラミックス（高純度無機材料）が含まれます。
📘 重要用語
合成繊維（石油を原料に合成した繊維。ナイロン・ポリエステル・アクリル）
ナイロン（世界初の合成繊維。1938年にデュポン社が開発）
合成ゴム（石油から合成したゴム。耐熱・耐薬品性に優れる）
セラミックス（無機固体材料の総称。耐熱・高硬度・電気絶縁性が高い）
ファインセラミックス（高純度・精密成形した機能性セラミックス。IC基板・人工骨）
炭素繊維（炭素を主成分とした極細繊維。軽くて非常に強い。航空機・スポーツ用品）
合成繊維（石油を原料に合成した繊維。ナイロン・ポリエステル・アクリル）
ナイロン（世界初の合成繊維。1938年にデュポン社が開発）
合成ゴム（石油から合成したゴム。耐熱・耐薬品性に優れる）
セラミックス（無機固体材料の総称。耐熱・高硬度・電気絶縁性が高い）
ファインセラミックス（高純度・精密成形した機能性セラミックス。IC基板・人工骨）
炭素繊維（炭素を主成分とした極細繊維。軽くて非常に強い。航空機・スポーツ用品）
深掘り
現代の先端素材として特に重要なのが炭素繊維強化プラスチック（CFRP）で、炭素繊維とプラスチック(エポキシ樹脂など)を組み合わせた複合材料です。鉄より軽く強い性質から、航空機・自動車・スポーツ用品に広く使われています。
また形状記憶合金（ニチノール: Ni-Ti合金）は、変形しても一定温度以上で元の形に戻る性質を持ち、医療用ステント・眼鏡フレーム・衛星アンテナに利用されています。超電導材料はリニアモーターカーのコイルなど特定の温度以下で電気抵抗がゼロになる先端素材です。
💡 ポイント
- 天然繊維(綿・絹)と合成繊維(ナイロン・ポリエステル)の区別
- ナイロン＝世界初の合成繊維(1938年)
- セラミックス＝無機固体材料。耐熱・高硬度
- ファインセラミックス＝IC基板・人工骨・切削工具
- 炭素繊維→軽くて強い。航空機・自動車へ
- CFRP＝炭素繊維+プラスチック複合材料
- 形状記憶合金＝熱で元の形に戻る
注意点
① 天然繊維と合成繊維は原料が全く違う。天然は植物・動物由来、合成は石油由来。② セラミックスは有機物ではなく無機固体。金属とも有機高分子とも区別する。③ ファインセラミックス（精製度の高い新世代）と陶磁器・ガラスなどの従来のセラミックスを区別する。
練習
- 世界初の合成繊維の名称と開発された年を答えなさい。
- 炭素繊維強化プラスチック（CFRP）が航空機に使われる理由を性質の観点から説明しなさい。
- 天然繊維を2種類挙げ、それぞれの原料（植物・動物）を答えなさい。