ファインセラミックスが多少身近になるかもしれないシリーズ 圧電素子、ピエゾ編

「ファインセラミックス」といってもボンヤリしちゃって先端科学っぽいなあ～ぐらいのイメージの方も多いんじゃないでしょうか？安心してください、私を含めてみんな一緒です。
　セラミックスと世間一般でいう陶磁器（こっちでいうところのセトモノ）がそもそも同じもんだって言う認識すらないヤキモノ人もいるとかいないとか。

　まあその辺は置いておいて、普段なかなか目にする機会はないと思われる「ファインセラミックスななにか」を身近なモンからほじくりだしてみましょう。

「その特性を最大限に利用するために作られるセラミックス製品」をファインセラミックスととりあえず定義しますね。その中でも「機能性セラミックス」という使い道のジャンルがあります。
　うちの本業である「耐火物」はおもに熱に無茶強い！という特性を、時計の軸受はサファイヤだったりしますがこれは「摩擦にめちゃ強くて、熱による膨張収縮が金属に比べて圧倒的に小さい＝精度の狂いに対して強い！」という特性を利用してたりしますが、これらは普通は機能性セラミックスとは言いません。
　そういった、硬い、曲がらない、暑くても平気！強い！みたいな根性体力フィジカル系の能力ではなく、工学的、電気的、磁気的、といった、もっと理屈っぽくて小難しそうな部分に特性があり、そのポテンシャルを発揮させるために使われるセラミックス材料（製品）を機能性セラミックスといいます。

　たとえば、
　電気炉のヒーター（皆さんの陶芸用炉は金属線（カンタルでしょ？）なんでセラミックではありませんが、うちの電気炉はSiC＝窒化ケイ素)。これは電気エネルギーを熱エネルギーに変えています。

　また、発光ダイオード。これは電気エネルギーを光エネルギーにしちゃう性質があります。太陽光発電パネルは光のエネルギーを電気に変えると。俺もこの辺なんでなんだか全然知りませんがスゲエじゃん。イエーイ！機能的！

　みたいな感じ。

　それらの中で一番簡単に、そこらへんで小銭払えば入手できるのが「チタン酸バリウム」です。
　では「チタン酸バリウム」をその目で見てみましょう。
　
　用意するもの！

　電子式の百円ライター　つっても百円じゃ今買えないのね。さっきちょっとコンビニでみたら150円もしてやがる。いっつもタバコ屋のお姉さんにタダでもらってるから時代に取りのこされっちまったよ。
　カッチンとすればガスノズルの口元に火花が飛ぶあれです。

　これをペンチでぶっ壊します。いくら安いっつってももったいないのでちゃんと使い切ったやつにしましょうね。もうチャッカしないチャッカマンぐらい何処のうちにでもあるでしょ、多分。
　

奴が隠れてるのはこの矢印のまさにその部分だ！

しかしこのパーツ点数細かさ精度で百円とは…

　このカッチンシステム、ガキンチョの頃よく遊びましたよね。
　鉄棒してるやつに電気ショック喰らわせたり、近所の駄菓子屋のテレビゲームにバッチンコやってクレジット99にするつもりが画面おかしくなっちゃったりとかね。

　このガッチンコ電気ショックシステムの心臓ことチタン酸バリウム。どういう特性の材料なのかというと…
　機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するという謎特性を有しています。どういうことかというと、コンと叩くと電気が発生するわけ。なんかしらの衝撃が加わって変形することによってその衝撃に応じた分量の電気を発生するんですよ。よくわかんないけど凄い！こういうのを圧電素子(ピエゾ素子)といいます。俺もオヤジにゲンコ喰らうと眉毛の裏のあたりから火花が飛んでたんでピエゾマンですな。
　
　つまりライターのあそこをカチンと押し込むとバネ仕掛けで撃鉄が中のチタン酸バリウムをバチンと叩き、底から発生した電気をノズルに飛ばしてガスに着火するってカラクリです。

　圧電素子はさらに、変形すると電気を発生するの裏返しもありで、電気を加えると変形する。という可逆的な性質だってところがすごい。
　

　発電パネルに電気をぶち込むと光り出すなんてことはないし、俺に火花を当てるとオヤジを殴るなんてこともないわけです。

　モーターは電気を入れると回りだして、空で回せば電気が発生しますよね。あれと一緒。

　音楽用途とは限りませんけど、たとえばアコギの音をアンプに通すピエゾピックアップというのがありまして、こういった圧電素子に与えられた振動を電気信号に変えています。
　さらにピエゾスピーカーってのもありまして、その電気信号を圧電素子が振動に買えて音にするって理屈みたいです。これはイヤフォンなんかはそうじゃないかな。


　とにかく、そんな何やら凄そうなチタン酸バリウムを取り出して、何をするわけじゃないけど目で確認してみましょう。さっきのガチンコシステムをさらにぶっ壊します。

ウワ、思いのほか脆かった！

というわけでこれがチタン酸バリウムだ！

割れちゃってるけど

　こんな小汚い茶色の石っころにそんなパワーがあるとは…しかし、意味わからん。

　これ以上話は続きません。今日記事をあげないと月間10記事というタームが達成できないんでねじ込んでみました。
　でも話の種にはなったでしょ？飲み屋でどうぞ。

　これ以上細かい話はできません。自分も知らないので(笑
うちはやっぱり基本器屋ですので、機能性セラミックスとしての製品はなにも作ってないので、おお！じゃあその性質を利用してこんなものを作ってくれと言われてもできません。ごめんなさい。


　ちなみにチタン酸バリウムはバリウム化合物のならいで劇物指定です。ライターから取り外したこれは焼結体ですので毒性云々はとりあえず関係ないはずですが、塊で持ってても危険物かなんかで保管に関する届け出が必要です。何らかの理由でこのカッチンライターの心臓部を200Kg以上集めるような場合は役所に相談してくださいよ！

シリコン分からない問題。

　皆さんシリコンって知ってますか？私サッパリわかりません。

　元素記号ではもちろん『Si』。ヤキモノがらみの皆さんはシリカ（硅石、二酸化ケイ素、SiO2)として大変おなじみのような気がしますよね。これはシリコンと酸素の化合物、酸化物です。ヤキモノはミクロに部分で見るとどうだかわかんないですけど基本的に鉄だの銅だの言ったところで酸化物です（ファインだと窒化物とか炭化物もある）

　そういうことではなくて、ごくごく一般的に、何の疑いもなく使われてるシリコンという物質と言葉の存在感に恐れおののいてるんでございます。
　例によって日常生活に何の不都合もない所にごちゃごちゃヘリクツを並べますよ。全然調べてないというかもはや分かる気もないんですけどね、じつは。


まず、シリコンと聞いてどんなブツを想像しますか？
一般的には

最近メインストリームのゴムべら 

鍋敷き 

ロクロ作業で使ってるシート 

古くからのヨーヨーファンにはおなじみのアレ

　といった、ゴムっぽいなんかではないでしょうか？他にもホース（チューブ）や何かがありますよ。シリコンゴムつったらこんなんですよね。
　何、シリコンってゴムなの？ゴムにシリコンが入ってんの？なに？

次、いろいろ作業油の類がありますよ。

といったシリコンオイルの類。何？シリコンて油なの？油にシリコンが入ってるの？
写真撮ってないけどシリコングリスもうちにたっぷりあります。

こんなのもあるよ。

コーキング材。何？接着までしちゃうわけ？ 

シリコン系水漏れ防止剤。今度は水系ですよ。

わかりづらいな何系なんだよ？

といった目止め系材料も…

　これらがシリコンそのものなんじゃなくて、たぶんですけどシリコンが配合されてるんだろうなってことは私だってわかりますよ。

　で、調べようと「シリコン配合」みたいな感じでググろうとしたらシャンプーだかリンスだかのことがずらずらと体にイイの悪いのハゲるのハゲないの・・・まあ例によってみんな好きだねえってのばっかし並んでて一瞬で挫折。検索画面に二～三行見えてる内容だけでも「俺にはそんな時間はねえ」ってのだらけなんでね。
　
　まあほかにも、「シリコン」っていろいろ使われますよね。
　俺とおんなじぐらいオッサンで相撲好きな方なら前の朝日山親方（大受ね）が福禄寿みたいな頭で審判席に座ってるとまるでジェダイ評議会みたいでよかったっすよね。（ジェダイのはマスター・キ＝アディ＝ムンディ）
　舞の海も新弟子検査の時に身長嵩上げしてましたよね（すぐ取ったけど）

　また、医療用でも大変利用されています。身内に乳がん掛かったのがいるんで実際かたっぽ入ってますし。このHPはレイティングG(全年齢の方が条件なしにご覧いただけます)ですので詳しくは書きませんが、男子ならほぼほぼ全員が好きなジャンルの主演はシリコンサイボーグみたいなのが多く活躍してますな。仰向けになってもマッターホルンみたいな。無改造ならキリマンジャロになるだろ！

　え？ってことは生体適合性なんじゃねえの？体に悪いってなんだよ？
　シリコンが悪いの？オイルが悪いの？オッパイの中にはどういった状態の何が入ってるんだよ？

　この辺皆さん分かりますか？俺はサッパリ分かりません。

　とりあえず元素としてのシリコン、純シリコン（一回目「殉死離婚」って変換された！！）てのが一応これです。加工品ですが…シリコンウエハー。

鏡面研磨だ！ 何もわかんなくてゴメン

0.5㎜厚さですよ！

　液体でもゴムでもありません。全然弾性も塑性も示さないカッチカチの塊です。超チッピングしやすい難加工材。これが純シリコン、金属シリコンです。

　細かいことを言うとシリコン=Siは、周期律表みるとわかりますが色変わってて半金属（何？半金属って）と言って金属結合してるけど金属じゃないって言うか、目線の立場とか人によっては半金属でもないって言うかじゃあなんなんだよ！え？半導体？それってまた金属とか酸化物とは別のもんなの？単なる性質じゃないの？って感じなんですよね。

　ですから、「金属シリコン」って言うのはみんな便宜的に呼んでます。「型通りの金属じゃあない」とされてるのわかってても皆さん使っていますよ。見た目金属だしな。たしかに割れ方金属じゃないけど。

　突っ込まないで下さいよ、さっぱりわかんねえんだ俺は！って話なので。もちろんシリコン以外の材料のこともわかりませんし、毎日顔を合わせてる家族のこともさっぱりわかりません。

　で、この話をどうまとめたいのかってことなんですけど、それすらまるっきりわかりません。

　こんなもんをシリコンシリコン当たり前のように言って暮らしてる自分が怖い。

『（手先が）器用』には二種類ある気がする

 るつぼの底側先端に十字の刻みをいれてあります。
この目的がなんなのかは「イーサン・ハント・システム」として過去解説しましたのでとりあえず割愛。最初に相談受けたときに型からそれ用に設計するか、後加工するか考えたんですが、使い道が一回使ったら中身取り出すために壊しちゃうものなのであんまり高くつくのはもったいないし、精度なんか関係なしに目的がかなえば問題なし。とのことでしたので生のうちに手で刻む、という方法を取りました。
　さすがにいくら使用可能でもあんまり曲がるのは職人としてどうよ？なんて気持ちもたっぷりありますので、初めに軽く考えてたよりかずっと緊張して細工してます（笑
　
　テーパーついてるので平らなところにベタ置きしても中心線が取れなかったりするわけで、治具作ったっりと工夫のし甲斐があって面白いんですが、俺アンマリ器用じゃないなあ～なんてしみじみ感じちゃったりしてます。
　
　で、今回は器用論（なんて立派なものじゃあないけど）
　
　なんか直したり作ったりって時、あいつ結構器用だよな！、とか、私ブキッチョでさあ～、なんていう場合の器用（不器用）には実は二種類あるんじゃないかって話です。
　あくまでも手を使って物をいじくる、という場合の話です。
「自分、不器用ですから…」と倍賞千恵子に背を向けたりするのとか
「あのメスダヌキ器用に立ち回ってチャッカリいまだに都知事かよ」
　とかいう場合は除外。

　で、二種類どうかって言うと、
①身体（主に指先かな？）を計画通りに精緻に動かせる。というタイプ。多分こっちが本来の意義で文字通り手先が器用。これは身体能力です。

②モノの構造やいじくる手順段取りが見えやすく、だからできると思えば自分でやっちゃえる。というタイプ。
　あそこのお父さん何でも自分で直しちゃうのよね～、なんてのはこっちかと。このタイプの人は子供のころから「いろんなものを分解しちゃあ再起不能の山を築いてきた」と思われます。ぶっちゃけ仕上がりや精度に関しては微妙な人もままいるかと。①の要素も関係しますし、どこまで必要と考えてるか等々。身体能力というよりか性格かも。（御察しの通り私はこっちのタイプです）

　まあ両方あるに越したことはないし、ある程度以上は天性の領域とはいえ、これは後天的に身に付けられる単なる技術ではないか。それを支えるのはまあ場数踏んで目と手を鍛えることと、頭使って落ち着いて考えながらやることじゃねえか？という何も言ってないも同然の結論にいたり、次も頑張りましょうと思った次第。

　持ってないやつが持ってるやつにたまには勝つ、それがKUFU!とライムスターも歌ってます。
　KUFUで器用さを身に付けてレベルアップめざしま～す。
　

　

マグネシアの細長るつぼ

　マグネシア緻密質のるつぼです。
　ご存知『クリーム色のニクイやつ』（このフレーズは永遠に使い続けることに決めまてます。）去年、オトボケ学部生の方から注文いただいた時に「次試したい材質なんですけどね～、クリーム色のニクイやつですよ」と言われて、何のことだか一瞬わかんなかくて電話のこっちで「何言ってんだこいつ？」と思ってしまったってのはナイショです。やあ、自分のことだと思った君、ごめんね。
　

　そりゃ何入れて熔かす（溶かすではない！）か、中身との相性はありますが、かなり守備範囲の広い材質です。普段アルミナなんですがイマイチぴったり来てる感じじゃないんだよな～、なんてときにはジルコニアと併せてマグネシアでもご検討ください。推しメン！
 

いぇーい！次はホームラン打つぜ！

　相撲にテニスといい時期ですね～。
　
　

僕はハリーポッター？

　国公立の大学や研究所では年度末に向かって予算の締めが間近だそうで、納期や書類手続きの期限がいついつなんですが…みたいな問い合わせが多い時期です。例年通り。

「ああ、いつものヤツですよね？だったらOKっすよ。全然間に合います」
　と言ってとっとと作りだすわけです。
　うちの標準原料でカスタムの手間がいらなかったり、ものが小さめだったり、条件によっては今日それで作ってるから、ついでにそのまま一緒に作っちゃえ！なんてことになります。
　そうすると10日や二週間で届いてびっくり！みたいなことになったりして。

　こないだ聞いたんですが、某大学の某研究室ではご注文のラインナップが小さくて作りやすいものが多いせいか、注文受けたらすぐについでに作れちゃうことが多いので短納期で届くことが多いらしいです。らしいですって作ってるの俺なんですけど。
　作るのがめちゃ速いヤキモノ屋、ということで
『つくばのハリー・ポッター』と呼ばれてるとのこと。

　今の時期は定番ラインのアルミナやジルコニアのラボサイズのシンプルるつぼなら結構なスピードで納品できますよ！毎日鋳込んで間をあけずに窯回ってる日々なので。
　「へいYOU!予算使い切っちゃいなよ！」

　とはいえ、こういうのは材質とか形状とか大きさとか後加工のあるなしとか、いろいろ都合があるものなので、お客さんや研究室によっては「遅いヤキモノ屋」だと思われてる所も絶対あるんだろうなあ。
　
　ちなみに『ハリーポッター』シリーズは映画を観たことも小説も読んだこともなかったんですが、ちょっと気になってきました。同じメガネ君だし。
　

アルミナるつぼ

　30φほどの小さめのるつぼです。

　写真見てわかる人は私含めていませんが、緻密質の純度は99.99％です。言わなくてもうちの場合だいたいそうですが…
　

緻密質、多孔質

　暖冬だっつても寒いし、タイトルについての説明は特にしませ～ん。上ロゴ写真の下の字の小さい目次？リンクからお願いいたしま～す。

　

　奥のフランジ付が多孔質、手前の細ちっこいのが緻密質です。

　どっちもアルミナです。

　といった感じにいつも通り順調にできるのもありながら、思わぬトラブルにはまってしまったものもあり、いつもながらのヤキモノ屋の睦月。とも笑って言い切れないレベルの問題事項だったりして。

　割れてる写真は今は見せられないものの、なんか年跨ぎでワレワレ言ってたせいで割れに取り付かれてしまった感もあり、これが言霊か？ヤバい。

　

とかブルーな気持ちが乗り移ったかこんな事態にも！

固形鋳込みが奥まで流れていかなかった！！

　と、これは出来る限り固～い（水分量の少ない）材料で流したいので、バッチの一回目はこうなることも珪酸のうち。じゃなくて計算のうち。
　
『フォードVSフェラーリ』は必ず劇場で見るべき映像と役者の顔！！で面白かった！
　話は焦点がぼやけてていろいろ食い足りないし、全然フォードVSフェラーリじゃねえじゃねえかとも思ったけど、セリフでの説明を一切しない映像と演出で分からせてくれる『これぞ映画体験！』でした。TVで見てもつまらなそう。
　おすすめのシーンはある二人がケンカするシーン。武器にするのそっちじゃなくてそれかよ！お前ら最高だ！みたいな。よかった！

　まあ日常ですね。ネタ無し。