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教育状況公表
令和4年6月25日
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教育状況公表
令和4年6月25日
３０００℃が作る航空部材―窯業―
ぼくらがまだホモサピエンスと呼ばれる前から人類は火を使ってきた。 夜に明かりをとったり虫やほかの獣をよけたり。 食べ物に火を入れることで、食あたりもしにくくなった。
ぼくらが石器をつかうようになって、いろいろ工夫しているうちに火を入れることで焼きしまることを見つけ出した。 ついで土を使うことで自由自在にかたちを保存できる土器もつくれるようになった。
薪を燃やしたときの炎はたかだか７００度。 うまく空気を吹き込むことで炎の勢いを増して丈夫で美しく機能的な土器を作れるようになってきた。 もっともすばらしい発明は、そこに食材と水と灰をいっしょにいれて煮込むことだった。 土器（ポット）と灰（アッシュ）を使った料理は、ぼくらがホモサピエンスと呼ばれて数千年を経た今でも ポタージュという名残りとなっている。
土器、陶器、磁器とより硬く美しい器を作るために必要なことは よい土を探すことと、よい薪を探すこと、そしてそれらを高温で焼き上げるよい窯を作ることだった。 より高温にするためには熱エネルギーできるだけ外に逃げないように窯に閉じ込めると同時に 燃料である薪に空気を効率よく送ることが必要だった。 燃焼速度を最大限に上げて窯の中に閉じ込めることで、 ぼくらは１２００度にもなる温度を手にしたのだった。 このぐらいの温度で焼き占めた磁器は弾くとチンチンと金属的な響きがして、 割った端面は貝のように滑らかだった。 釉薬をぬって焼き上げた磁器の表面はきらきらと輝き 美しい色彩であるときは繊細な模様がまたあるときは豪奢な絵柄が描かれた。
| 金属材料 | 非金属材料 | 複合材料 | ||
|---|---|---|---|---|
| 鉄鋼材料 | 非鉄金属材料 |
セラミックス ガラス |
高分子 | |
|
炭素鋼
合金鋼
鋳鉄
鋳鋼
|
金・銀
・
銅
アルミニウム
マグネシウム
ニッケル
チタン
亜鉛
|
石材
セラミックス
|
繊維強化プラスチック
繊維強化金属
鉄筋コンクリート
金属強化セラミックス
|
|
| 結合の種類 | 結晶 | 性質や特色 | 物質の例 |
|---|---|---|---|
| イオン結合 | イオン結晶 | 固体は 導電率が小さい（絶縁体）。水溶液や溶融塩は 導電率が大きい。 （キャリア：イオン）。 | 塩化ナトリウム、塩化銀、水酸化ナトリウム |
| 共有結合 | 分子結晶 | 分子式 で表す。融点や沸点は低い。 | 酸素、アンモニア、水※1、ドライアイス |
| 共有結合の結晶 | 黒鉛や導電性高分子は、例外的に電気を通す。 | ダイヤモンド、 黒鉛、 ケイ素、 水晶 、石英※2 | |
| 金属結合 | 金属の結晶 | 導電率 が大きい（キャリア：自由電子）。 | 銅、亜鉛、 🜀 アルミニウム リチウム |
※1.水分子は共有結合に分類されるが、液体の水はわずかに電離して電気を流す。 このイオン結合的な性質を、極性分子と表現する。
※2.ケイ酸塩のケイ酸はイオン結合に分類されるが、共有結合としての性質が強く、焼成などで成型することができる。
ケイ素と酸素の結合は、共有結合とイオン結合の中間。それがガラスをはじめとした多彩なセラミックス材料を生み出します。
陶芸の歴史 勝手に陶芸を科学する http://igloss.web.fc2.com/cray/firing.htm
◇
ノリタケの森
（磁器）
◇
明治の建築を支えたレンガ
土器・陶磁器 セメント
| 族 | 種 | 化学式 | 製品名 | 製造方法 | 用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| カオリナイト (1:1層) | カオリナイト | 1:1層で、層間に水がないため、焼結可能。陶磁器などに使う（※）。 | |||
| スメクタイト (2:1層) | モンモリロナイト |
Nax(Al2-xMgx)Si4O10(OH)2·4H2O(X<0.33)
|
クニピア-F | 精製 | ベントナイトの主成分。 1:2層で、高温でも固まらない。鋳鉄の鋳型などに使う。 |
| Li+モンモリロナイト |
Lix(Al2-xMgx)Si4O10(OH)2·4H2O(X<0.33)
|
クニピア-M | 精製 | ||
| サポナイト |
NaxMg3(Si4-xAlx)O10(OH)2(X<0.33)
|
スメクトン-SA | 水熱合成 | ||
| スチーブンサイト | Na0.3Mg3-xSi4O10(OH)2 | スメクトン-ST | 水熱合成 | ||
| ヘクトライト | Na0.3(Mg,Li)3-xSi4O10(OH)2 | スメクトンSWN | 水熱合成 | ||
| ヘクトライト-F | スメクトンSWF | 水熱合成 |
粘土は、SiO4四面体が平面状に結合した 造岩鉱物です。
カオリナイト（高陵石） スメクタイト モンモリロン石（モンモリロナイト） 絹雲母（セリサイト） イライト 海緑石（グローコナイト） 緑泥石（クロライト） 滑石（タルク） 沸石（ゼオライト）
鉄筋コンクリートの老朽化について化学的に考察し、将来にわたる社会インフラの維持をどのようにすべきか議論しなさい。
ガラスや陶器は 不燃性ごみです。
ガラスはケイ素と酸素の 共有結合からなるが、結晶構造が不規則であり、明確な融点を持たない。 温度を上げると徐々に柔らかくなる性質がある。 この性質を利用してガラス細工をはじめいろいろな形状が作られる。
まほうびん
缶詰と瓶詰めを較べてみよう。 いずれもナポレオンの時代に戦争の食糧確保のために開発された。
主な缶は スチール缶と アルミ缶だ。 金属結合からなる金属は塑性変形できる。
魔法びん記念館
資源物（缶・びん）の出し方
ガラスは情報も運ぶ。銅線だった電話線が、ガラスファイバーとなった。
| 種類 | 規格など | 伝送路 | 通信速度 | 特徴 | 業者など |
|---|---|---|---|---|---|
| 光回線 | FTTH 2008頃～ | 光ケーブル ※ | 高速 | 固定 | NTT東日本・NTT西日本（サービス名：フレッツ光） KDDI（サービス名：auひかり） NCV など |
| モバイル |
3G(2024年に廃止) 4G/LTE（地方未対応） 5G（首都圏のみ） |
電磁波 | 低速 | 移動または固定 | FOMA（NTTdocomo）(3G)、 Xi（クロッシィ）（NTTdocomo）(4G/LTE)、 UQコミュニケーションズ（サービス名：WiMAX）など |
| 電話回線 |
ADSL(2024年に廃止) ISDN(2024年に廃止) |
電線（メタリックケーブル） | 低速 | 固定 | NTT東日本・NTT西日本（サービス名：フレッツADSL）、 NTT東日本・NTT西日本（サービス名：INSネット） |
圧電体としてのセラミックスは、ライター、 圧電スピーカーなどに使われます。
| 端末 | 出力装置 | 情報 | |
|---|---|---|---|
|
スマートディスプレイ ・スマホ・ＰＣ |
ディスプレイ | 映像 | |
|
スマートディスプレイ ・スマホ・ＰＣ |
🔊 スピーカー | 🎵 音声 | |
| ＰＣ | プリンター | 印刷 |
碍子 圧電素子、 積層コンデンサ
炭素材料は古代から使われてきた。 その主な製法は有機物の蒸し焼きだ。 黒鉛化するには ３０００度 が必要だ。 そのような高温はもはや化学エネルギーで作り出すことはできず、電気エネルギーを使った電気炉で作る。 カーボンナノチューブなどはアーク放電のようなプラズマ状態を利用し、そのアークの 温度は １００００度に達する。
ハードカーボン、ソフトカーボン、ダイヤモンド、ＤＬＣ、活性炭、人造グラファイト（黒鉛）、炭素繊維、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ） 籾殻燻炭
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野村正勝・鈴鹿輝男.
最新工業化学―持続的社会に向けて―
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講談社サイエンティフィク, , 270p.
ISBN:978-4-06-154320-1, (参照 p.84).
このページは初学者が気楽に読めるように脚色されています。 実在の人物や団体、史実、用語の厳密な定義などに必ずしも忠実とは限りませんのでご了承ください。
