材料

微細構造によって分類されたさまざまな材料。左上から時計回りに、スチール製キッチンコンテナ（金属）、テラコッタ製植木鉢（セラミック）、木製パレット（複合材料）、プラスチック（ポリマー）。

材料とは、物体を構成する物質または物質の混合物です。材料は、純粋または不純、生物または無生物の場合があります。材料は、物理的および化学的特性、または地質学的起源や生物学的機能に基づいて分類できます。材料科学は、材料、その特性、およびその応用を研究する学問です。

原材料は、精製、成形、または他の材料の導入など、さまざまな方法で処理してその特性に影響を与えることができます。原材料から合成することで、新しい材料を生産することができます。

産業界では、材料は製品やより複雑な材料を生産するための製造プロセスへの入力です。^[1]

歴史的要素

物質は人類の歴史を物語る。先史時代の3つの時代（石器時代、青銅器時代、鉄器時代）の体系に続いて、19世紀の鉄器時代、次の世紀半ばのポリマー時代（プラスチック時代）、そして20世紀後半のシリコン時代という歴史時代が続いた。^[2]

材料は、用途に応じて大まかに分類できます。たとえば、次のようになります。

材料選択とは、特定の用途にどの材料を使用するかを決定するプロセスです。

物質の構造は物質によって長さのスケールが異なります。物質の構造と組成は顕微鏡法や分光法で調べることができます。

工学では、材料はその微視的構造に応じて分類することができる: ^[3]^{: 15–17}

メタマテリアルとは、通常、複数の材料を組み合わせて複合材料を形成したり、形状、幾何学、サイズ、方向、配置を調整したりして、自然界に存在する材料には見られない特性を持つように設計された材料です。^[4]

発泡体や繊維製品の場合、化学構造は、発泡体の穴や繊維製品の織り方といった大規模な材料特性に比べると、すぐに観察できる特性とはあまり関係がありません。

材料は、大規模な物理的特性によって比較および分類できます。

機械的特性は、材料が加えられた力に対してどのように反応するかを決定します。

例:

材料は温度によって劣化したり、特性が変化したりすることがあります。熱特性には、材料の熱伝導率と熱容量も含まれ、材料による熱エネルギーの伝達と貯蔵に関係します。

物質は、様々な条件下での挙動を定量的に測定することで比較・分類することができます。注目すべき追加特性としては、物質の光学的、電気的、磁気的挙動などがあります。^[3]^{: 5–7}

^ 「MATERIALの定義」。Merriam -Webster。2023年8月20日。 2023年8月29日閲覧。
^ 「歴史を形作った材料 | 材料科学・工学部 – UNSW シドニー」UNSW サイト. 2023 年 8 月 29 日閲覧。
^ ab アシュビー、マイケル、シャークリフ、ヒュー、セボン、デイビッド (2010)。材料工学、科学、加工および設計(第 2 版)。オックスフォード: エルゼビア。ISBN 9781856178952。
^ Kshetrimayum, RS (2005 年 1 月). 「メタマテリアルの簡単な紹介」. IEEE Potentials . 23 (5): 44–46. doi :10.1109/MP.2005.1368916. ISSN 0278-6648. S2CID 36925376.