ちょっとひといき

 

シリコン

あなたは何を思い浮かべますか?
ハイテク産業   シリコンバレー
  太陽電池  
医療品   コンピュータ
  豊胸手術  
撥水スプレー   樹脂
  グリップ  
美容整形   シャンプー

挙げればキリが無いくらい身近にある「シリコン」を使った製品。

---英語でsilicon 日本語で 珪素(ケイソ)---

遠い昔、理科で習った元素周期表を見ると14番目にあります。

元素記号は「Si」 半金属元素となっています。

半金属??

あっそう。じゃあ今回の金属のお話はコレに決まり。


まずは「ケイ素」

  自然界では酸素と結びついて二酸化ケイ素(SiO2)として存在するらしい。
名の知れたものではクオーツ(石英)があります。透明度が高い場合はクリスタル(水晶)と呼ぶようです。これは珪素の結晶です。
しかし、何も結晶化していなくても岩石・・・つまり石ころ・・・の中に含まれています。
砂の主成分もケイ素。
なにやらケイ素は「石」「硬い」「透明でキレイ」のイメージが強くなってきました。
でも待てよ、、、、、、シリコンゴムってのも聞いたことがあるゾ。
     
  ここでサーフィン。ネットの海へ。  
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通常何気なく呼んでいた「シリコン」には2種類あることが判明!
シリコン と シリコーン  英語で書くと 「Silicon」 と 「Silicone
  違いは最後の"e"一文字!!
 
シリコン
      ケイ素そのもの
      半導体なのでIT産業ハードウェア部門ではなくてはならないもの
シリコーン
      人工高分子化合物
      自然界には存在しない人工物とのこと
 
主になる元素はケイ素(Si)ですが、シリコンとシリコーンは生まれも性格も使われ方も全く違うようです。
 

では実際にどんな使われ方をしているのでしょうか。
まずは鉱物としてのシリコンから
  半導体
  シリコンの単結晶インゴットからシリコンウェハーが切り出されます。
このシリコン単結晶インゴットは、純度99.999999999%(11N・・・9が11個)だそうです。
最近話題の太陽電池用シリコンは 純度99.99999%(7N)で充分とか。
これが電気を通す導体と通さない不導体状態が制御できる「半導体」となります。
ちなみに次項目で紹介するシリコーンは通常は不導体(絶縁体)です。
  ガラス
  二酸化珪素と種々の金属化合物を混合し、高温で溶かして液体状態としたものを急冷することで製造されます。天然ガラスも人工ガラス、どちらも存在します。
鏡はガラス板の裏面に銀やアルミを蒸着メッキしたものです。大昔からずっと銀が使われているのは可視光線の反射率が金属中最大であるから。
  水晶
  二酸化珪素が結晶化したもので石英の透明度が高いものが水晶と呼ばれます。水晶発振器を利用した時計をクォーツと呼んでいるのはこの石英の英名(quartz)からきています。
不純物が入ったり、他イオンなどの影響で紫水晶(アメジスト)のような色付き水晶となります。
  オパール
  これも二酸化珪素からできています。
石英や水晶と違って、低温状態で結晶化できなかったものがオパールとして産出されます。
  光ファイバー
  耐食、耐熱、透明度がよい石英の特長を生かして、長距離には伝送損失が小さい石英ガラス製ファイバーが使われます。ただしこれは高級品。
近距離には安価なプラスチック製が使われます。

次にシリコーン
  自然界で安定しているケイ素=SiO2から酸素(O)をひとつ切り離して、 Si-O-Si 状態にすると分子の結合が長くできることと構造の自由度も柔軟なことを発見。つまり結合方法を変えるだけで液状、ゲル状、固体にできることがわかり、 いざ人工的に作ってみると多種多様なバリエーションが可能で人々の暮らしに無くてはならないものになりました。
形状別使用例として
  液体形状シリコーン 液体シリコーンの元素結合
  長く一直線に繋いだ形状にするとなめらかでさらさらの油形状になります。
結合が安定しているので、熱や薬品に対しても耐性があり、また反応性が低いので毒性も少なく、人体に触れるところでも活躍します。
   
シャンプー、リンス
 
シリコーン入りシャンプー なめらかな性質を利用して、トリートメント成分として広く使用されています。
シャンプー、リンスで髪がなめらかな手触りになるのはこのシリコーンが髪をコーティングしているからなのですが、髪の組織が補修されるわけでは無いみたいです・・・また、洗浄しても落ちにくく頭皮に残るとさまざまな疾患を誘発するという説も髪の専門家の間では有力です。
セロハンテープやラベル表面などのコーテング材
 
なめらかな表面を持つため、張り合わせ面が粘着しすぎず、綺麗に剥がすことができます。
ちなみにセロハンテープのセロハン部分は石油でできていると思われがちですが、実際はパルプからできています。パルプからセルロースを作りそれがセロファンになり、薄く透明なシートができます。
シリコン活用例_セロテープ
ポリマーコーテング
 
車の洗車後のコーティング。昔はWAXをかけていましたが、乾燥後に拭き取るのが大変でした。このシリコーンのポリマーコーティングなら液体状で塗り工程もラク。
拭き取り作業も早く簡単にすみます。これは便利。
シャンプー、リンスの様になめらかな膜を作ってくれます。
シリコーンポリマーコーティング
シリコンジェルバック
  お待たせしました。豊胸手術時に埋め込むバッグの中身です。
自然ななめらかさや柔らかを表現できるとのこと。バックが破れると漏れる危険がありますが、漏れないタイプの形状記憶シリコーンというものもでてきています。
埋め込む場所が胸だけにとどまらず、美容整形ではポピュラーな存在?
大ヒットしたヌーブラも密着部分はシリコーンでできています。触ったことはないですが・・・
薄皮一枚な状態で埋め込むとシリコーンがブラックライトで光る・・・・という都市伝説もあったりします??!!
  固体形状シリコーン 固体シリコーンの元素結合
  分子を枝分かれさせた構造にすると、流動性がなくなり弾力性のある固体となります。
この分子の構造を変えることによりゴム状、固体と様々な形態に変えれるため シリコーンが色々な製品に利用されています。
   
シリコーンゴム
  耐熱、耐食、耐水に優れていることでシーリング材として利用。
離型性、柔軟性に優れていることで指輪のロストワックス型、銀歯の型などにも利用。
LED
 
発光体を封じ込める封止材、光を発散させるレンズとして使用。
身近なところでは、酸素透過型コンタクトレンズにもシリコーンが使われているようです。
シリコーン封しLED
衝撃吸収素材
  日本で開発されたシリコーンを使用した衝撃吸収材αゲル。
2cmの厚みでビル8階(18メートル)の高さから卵を落としても割れないという、テレビショッピングの話題として格好の性能。スポーツシューズの底やボールペンのグリップとしても利用されています。
シリコーンラップ
  料理用サ○ンラップなどのシリコーンバージョン。洗って再利用でき、レンジでも使え、伸びるので器にぴったり合わせられる便利商品です。エコな気もするのですが、これが売れるとラップ業者は経営危機??
シリカゲル
  湿気を嫌う食品に入っていて皆さんもご存知のシリカゲル。
二酸化珪素を別名シリカといい、このシリカゲルも同様に珪素を使った化合物になります。
     
 
珪素を含む鉱石は石英をはじめ珪砂や珪石と非常に多く、地球の質量の1/4を占めているそうです。
以前お話したレアメタルのように貴重だったり精製がムズカシイものではなく、むしろ大地に無尽蔵と思えるくらい存在しているケイ素。
自然界のシリコンと、人工物のシリコーン。
ありふれたものだからこそ、その可能性は拡がっていくのだと思います。
人間の技術、科学は素晴らしいものです。
 
     

~ロストワックスの可能性を拡げる~ ロストワックスの可能性を拡げるキングパーツ株式会社