材料工学とは

おかっちさん寄稿

材料工学は、学際的な総合工学であり、其れが対象とするものは非常に多岐に渡っている。基礎となる学問は、物理学・化学・生物学などの基礎科学に始まり、機械工学・電気電子工学・建設工学などの応用科学にまでと実に幅広い。また、物質工学という学問もあり、これは材料工学と比べると少し異なっている。これは物質と材料という言葉の定義が異なっているからである。前者は、原子や分子を単位として構成されていて、自然界にただ在るもの(人工的に作り出されることもあるが)。後者は物質に実用的な価値が加わったものである(モノを作るための源)。

この原稿では、工学において用いられている(工業)材料の性質を概説 (材料工学を学ぶ上で最低限必要な事項を含む)することによって、材料工学を概観していきたいと思う。

材料は用途によって、機械材料・電気電子材料・化学用材料に、機能的な性質によって、構造材料・機能材料のそれぞれに分類される。この原稿では、後者の分類の概説に力点をおくこととする。

構造材料

力学的特性(主に強度) が要求される材料であり、鉄鋼・銅・アルミニウムを始めとする金属材料、セラミックス(無機材料)やプラスチック(有機材料)及びそれらを組み合わせた複合材料(鉄筋コンクリート・ガラス繊維強化ポリマーなど)があげられる。必要とされる知識としては、物理学(力学・材料力学など)・有機化学・無機化学・各種工学などである。

機能材料

構造材料と比較して、力学的特性以外の特性が求められる材料であり、電気的機能材料・光学的機能材料・生体工学機能材料などがあげられる。必要とされる知識としては、力学・電磁気学・熱統計力学・量子論・固体物理学・有機化学・無機化学を中心に、求められる特性によってプラスアルファとなってくる。

最後に材料工学全般を理解する上で、うってつけの書籍をあげたいと思う。

佐多敏之ら著，『新しい工業材料』（1986年，森北出版）

学部の必修科目(工業材料概論Ⅰ)のサブテキストであり、材料工学というものを理解する上で大変に役立ったので、お勧めである。

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