材料工学とは

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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。

学部の必修科目(工業材料概論)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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