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材料工学工学

材料工学

材料工学で学ぶこと

私たちの身の回りにはさまざまな物があり、それらはさまざまな材料で作られています。そして材料は、木材や石材を別にすれば自然の物質そのままではなく、人の手が加えられ、用途に適した性能をもつ材料に加工されて利用されています。たとえば鉄鉱石は製錬され、さらに必要に応じてほかの金属と合金されて利用されています。原油はプラスチックや化学繊維などに合成されて使われています。こうした材料について研究するのが、材料工学です。
材料には大きくわけて、鉄などの金属、セラミックスなどの無機物質、プラスチックなどの有機物質があり、さらにこれらの複合材料があります。材料にはそれぞれ特徴があり、私たちはこの性質にしたがって、さまざまなものに利用しています。たとえば鉄道のレールは、重たい車体が何度通っても劣化しない強度をもつ材料が使用されています。電線には導電率の高い材料、電線の周りを巻く材料には電気を通さない絶縁体、コンピュータの集積回路には半導体というように、用途によって材料に必要な導電率も異なります。食品を入れて冷凍したり、電子レンジで温めたりするプラスチック容器も、低温や高温に強い性質が必要です。ほかに、材料には磁性、粘性、光の透過性や反射性などさまざまな性質があり、その性質を活かしてさまざまに利用されています。
こうした性質は、その材料のもととなる物質が通常の状態でもっている性質だけでなく、2種類以上の物質を混ぜ合わせたとき、個体・液体・気体あるいはその中間、結晶の状態、物質を利用する温度、材料の作製法などさまざまな要因によって決まります。材料工学では、こうした要因と材料に出現する新しい性質や機能を解明し、それをもとに、新しい材料の開発を目指しています。
最近注目されている新材料をいくつか紹介すると、アモルファス金属は、金属を溶かして非結晶状態にし、そのまま急激に冷却した素材で、太陽電池の材料として注目されています。生体材料は、医療目的で人間の体の中に移植されて使うための材料で、人工歯をはじめ人工関節や人工心臓などの材料として注目されています。人には免疫反応があるため、生体に適合し、毒性がないことが大切です。プラスチックはさまざまな形に加工できる便利な材料ですが、自然分解されることがないため、ゴミ問題の要因となるなど環境負荷が大きいことが問題です。そこで植物や動物に含まれる成分(カニやエビの甲羅など)を利用したものなど、微生物が分解できる生分解性プラスチックが開発されています。ほかにも科学技術の粋を結集した、これからの社会を支える新材料の開発が進んでいます。

学部・学科選びのヒント

材料工学は、材料工学科をはじめとする「材料」の名称のつく学科や、英語で材料の意味の「マテリアル」の名称のつく学科で学べるほか、力を入れている材料の素材に応じて「金属」、「有機材料」、「機能性高分子」、「無機材料」、「バイオマテリアル」などの名称の学科で学ぶことができます。また、応用化学科や物質化学科などでは、化学の手法を使って新材料の開発を目指しており、応用物理学関係の学科でも、新しい物性をもった材料の研究を行っています。

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