セラミックスとガラスの歴史
セラミックスは、数千年前にさかのぼる最も古い産業の一つである。 粘土が豊富にあり、水と混ぜて焼くことで物ができることを発見したとき、重要な産業が誕生した。 最古の陶磁器は、後期旧石器時代の紀元前2万8000年(BCE=Before Common Era)とされている。 チェコ共和国のブルノ近郊にある先史時代の小さな集落で、「ドルニェ・ヴィストニツェのヴィーナス」と名付けられた女性の像である。 この場所では、馬蹄形の窯の跡の近くで氷河期の動物を表す数百の土偶も発見されました。
最初の土器は、数千年後に東アジアで登場しました。 中国の仙人洞では、紀元前18,000~17,000年の土器の破片が見つかっています。 中国から日本、ロシア極東地域へと順次広がっていったと考えられており、考古学者によって紀元前14,000年頃の陶器の破片が発見されている。
新石器時代には、農業や農耕に従事する定住社会が成立し、陶器の使用は飛躍的に増加することになった。 紀元前9000年頃から、粘土を原料とする陶磁器が水や食料の容器、美術品、タイル、レンガとして普及し、アジアから中近東、ヨーロッパへとその用途が広がっていった。 初期の製品は、地面に掘った初歩的な窯で、天日で乾燥させたり、低温(1000℃以下)で焼いただけであった。 土器は単色か、単純な線状や幾何学的なモチーフを描いて装飾された。
紀元前7000年頃には、すでに黒曜石という天然の火山ガラスでできた鋭い道具を使っていたことが分かっている。 ローマの歴史家プリニウスは、最初の人工ガラスは紀元前5000年にフェニキア商人が海岸で休んでいるときに、火のそばのナトリウムを多く含む岩の上に調理鍋を置き、偶然にできたものだと報告しています。 火の熱で岩が溶けて砂と混ざり、溶けたガラスができたのです。
考古学者はプリニウスの記録を確認できていません。 そのかわり、紀元前3500年頃のメソポタミアやエジプトで、ビーズなどの簡単なガラス製品が発見されている。 青銅器時代の初めには、メソポタミアで釉薬のかかった陶器が生産されていた。 しかし、エジプトで軟膏やオイルを入れるガラス器を作る工場ができたのは、紀元前1,500年になってからである。
一方、陶磁器には次第に精巧な絵付けが施されるようになり、やがて本物の芸術品へと進化していきました。 装飾には、焼成時の酸化・還元雰囲気による特殊な効果も加わっています。
16世紀(CE=Common Era)までは、ヨーロッパと中東で生産される陶磁器は土器が中心であった。 中国が初めて1350℃の高温窯を導入し、600年頃にはカオリン粘土から磁器(気孔率1%以下の素材)を開発した。 中世にはシルクロードを通じた交易により、まずイスラム諸国に、その後マルコ・ポーロの旅もあってヨーロッパに磁器が伝わり、普及しました。 鉄を溶かすために使われ、当初は天然素材で作られていました。 16世紀に耐熱性の高い合成素材(耐火物)が開発されると、産業革命が起こりました。 この耐火物によって、金属やガラスを工業的に溶かし、コークス、セメント、化学薬品、セラミックスを製造するための必要条件が整ったのです
それ以来、セラミック産業は大きな変化を遂げました。 伝統的なセラミックスやガラスがどこにでもあるものになっただけでなく、熱や電気の伝導率が低い、耐薬品性が高い、融点が高いなど、これらの材料のユニークな特性を生かした新しい製品が長年にわたって開発された。 第二次世界大戦後、セラミックスやガラスは、エレクトロニクス、オプトエレクトロニクス、医療、エネルギー、自動車、航空宇宙、宇宙開発など、多くの技術的先端分野の発展に寄与してきました。 また、セラミックスの加工技術や特性評価技術の革新により、特定の用途やカスタマイズされた用途の要求に応じた特性を持つ材料の創製が可能となった。 近年、セラミック加工はナノテクノロジーによって新たな活力を得ており、メーカーは透明セラミック、延性セラミック、超弾性骨、微小キャパシタなど、従来とは異なる特性を持つ材料や製品を導入することが可能になってきています。
こうしたすべての進歩により、世界のセラミックおよびガラス産業は、2018年の推定8000億ドルから、2023年にはほぼ1兆1000億ドルの市場になると予想されています。
セラミックおよびガラスの歴史における最も関連性の高いマイルストーンの概要は、以下の表に記載されています。
年 | 発展 |
---|---|
28,000 BCE | 土偶が儀式用に使われる。 |
18,000 BCE | 中国陶器が出現する。 |
前18,000~前14,000年 | 東アジアで陶器が広まる。 |
前9000年 | 中東・ヨーロッパで壺、レンガ、タイルなどの陶器製品が普及する。 |
BCE7,000年 | 天然ガラスでできた鋭い道具が登場。 |
3,500 BCE | メソポタミアとエジプトで簡単なガラス製品が製造される。 |
3,500 BCE | ろくろが発明され、後に陶器のろくろ成形に応用される。 |
3,000 BCE | メソポタミアでガラス質の陶器が作られる。 |
1,500 BCE | エジプト人がガラス製品の生産工場を建設し始める。 |
700 BCE | アッティカギリシャで陶器が芸術品となる。 |
600 CEC 中国人が磁器を導入する。 | |
1400年代 | ヨーロッパで冶金用の高温炉が開発される。 |
1500年代 | |
1800年代半ば | 磁器製の電気絶縁体や白熱電球が発明される。 |
1920年代 | 絶縁体用高強度石英強化磁器、アルミナ点火プラグ、自動車用ガラス窓、セラミックコンデンサが発表される。 |
1940年代 | 酸化物磁性材料(フェライト)、強誘電体材料の研究開始 |
1950年代 | チタン酸バリウムによるセラミックコンデンサー開発。 |
1960s | 220kV以上のアルミナ絶縁体を導入し、炭化物、窒化物の用途を開拓。 イットリア系透明セラミックスを初めて発明する。 |
1970 年代 | 部分安定化ジルコニアが開発される。 5501> |
1980s | セラミックス高温超伝導体を開発。 歯科用補綴物に低融点セラミックスが導入される。 ウィスカー強化アルミナ複合材をホットプレスで作製。 |
1990年代後半 | ナノテクノロジーへの取り組みが世界的に活発化 |
1990年代後半 | セラミックスを3Dプリントするロボキャスティングプロセスが開発される。 |
2000年代 | 2200℃まで耐えられるZrB2/HfB2ベースのコンポジットを作成し、NASAは超音速航空機や再利用可能な宇宙船の製造のための超高温セラミックス(UHTC)の開発に関心を復活させる。 |
テクニカルセラミックスの3Dプリントのために様々なプロセスが開発されている。 2017年には初の超弾性骨が3Dプリンティングで作成される |