・セラミック繊維とは？
・セラミック繊維にはどんな特徴があるの？
・セラミック繊維にはどんな種類があるの？
・セラミック繊維は何に使われるの？
どもどもTにぃです
みなさん「セラミック繊維」「セラミックファイバー」をご存じでしょうか？
そもそもセラミックと聞いて何を思い浮かべるでしょうか？
セラミックと聞くと「陶器」などの焼き物を思い浮かべる人もいると思います
焼き物は粘土などの無機物をかまどで熱処理することで作られるものですよね？
セラミック繊維も同じようなもので、金属を除く無機物に熱処理をしてつくられる繊維のことです
一般的にセラミック繊維はなかなか馴染みのない繊維で、主に産業資材用途につかわれるため多くの人があまり関わることがありません
しかしセラミック繊維は工業用途はもちろん、航空産業用途、今話題の宇宙産業用途には必要不可欠な繊維であり、その注目度が高まっています
今回はそんなセラミック繊維について解説していこうと思います
この記事を読むことで、セラミック繊維とは、セラミック繊維の特徴、種類、用途についてお分かりいただけ、セラミック繊維に対する理解が深まると思います
ぜひ最後までご覧ください
セラミック繊維とは？
・非金属系無機材料に熱処理をしてつくられる繊維
・軽量、高強度、高耐熱などが特徴
・主に産業資材向けに使われる
セラミック繊維とは、非金属系無機材料から高温の熱処理を経てつくられる繊維のことです
ただし一般的にはガラス繊維はセラミック繊維に含みません
無機物からなる繊維を無機繊維と呼び、セラミック繊維はこの無機繊維の中の一種となっています
無機繊維に関しては下の記事で解説していますので、ぜひ合わせてご覧ください
セラミック繊維には軽量、高強度、高耐熱などの特徴があり、その特徴を活かして産業資材用途として活躍しています
レジャー用品や航空機部品など過酷な条件下でも耐えられる材料として重宝されています
セラミック繊維にはどんな特徴があるの？
・軽量
・高強度
・高耐熱 など
セラミック繊維には軽量かつ高強度という特徴があります
金属繊維の1/2～1/3程軽いにも関わらず、金属繊維の強度を上回るとされています
金属繊維に関しては下の記事で解説していますので、ぜひ合わせてご覧ください
また熱処理が加えられているため、耐熱性にも優れる特徴があります
最高使用温度は1000℃を超え、高いものでは融点が2600℃程度のものもあります
加えて硬度がありながらも弾性率もすぐれるため、変形しづらく丈夫な繊維であるともいえます
セラミック繊維にはどんな種類があるの？
・アルミナ繊維
・炭化ケイ素繊維
・ボロン繊維 など
セラミック繊維の代表例としては「アルミナ繊維」「炭化ケイ素繊維」「ボロン繊維」などが挙げられます
代表的なセラミック繊維の物性値は以下の通りです
| 密度(g/cm3) | 引張強度(GPa) | 引張弾性率(GPa) | 融点(℃) | |
| アルミナ繊維 | 3.1～3.9 | 1.6～3.1 | 160～390 | 2050 |
| 炭化ケイ素繊維 | 3.1 | 2.6 | 420 | 2690 |
| ボロン繊維 | 2.6 | 3.6 | 400 | 2050 |
それぞれ簡単に紹介していきます
アルミナ繊維
アルミナ(Al2O3)を主成分とし、シリカ(SiO2)を数％～30％程度まで含むセラミック繊維の1種
アルミニウムを含む高粘度の乳液を紡糸し、その繊維を1000℃以上の温度で加熱することで作られる
融点は2000℃程で無機繊維の中でも耐熱性が高く、電気絶縁性に優れる特徴がある
炭化ケイ素繊維
炭素とケイ素の結合からなる繊維
ポリカルボシランを溶融紡糸し、酵素による熱酸化、あるいは放射線照射などによって架橋させて不融化
その後不活性ガスまたは窒素ガスで1000℃～1500℃で加熱してつくられる
繊維強化金属としてロケットエンジン部材や原子炉用部材などに使用される
ボロン繊維
タングステン線の表面にホウ素を蒸着させた繊維
圧縮強度が引張強度の2倍に達し、他の樹脂強化用繊維の最大の欠点である圧縮強度の問題を克服できる
炭素繊維と複合させてスポーツ用品やレジャー用品に使用されることがある
セラミック繊維は何に使われるの？
・強化材
・耐熱性断熱材
・フィルター など
セラミック繊維は主に産業資材分野で使われています
用途の一部をピックアップして紹介します
【強化材】
繊維強化樹脂(FRP)、繊維強化金属(FRM)繊維強化セラミック複合材(CMC)などの強化材としてセラミック繊維は使われています
軽量、高強度、高耐熱を活かし、航空機のエンジンやスペースシャトルの燃料タンクなど過酷な条件下にも耐えうる材料として活用されています
【耐熱性断熱材】
セラミック繊維は高耐熱性断熱材としても活用されます
これは一般住宅の断熱材ではなく、工場などでかなりの高温になる部分に使われる断熱材であり、かなりの高温に対する耐熱性が求められます
高耐熱性が特徴のセラミック繊維に適した用途だと思います
【フィルター】
こちらも一般的なフィルターではなく工業用フィルターとして使用されます
セラミックブランケットと呼ばれるセラミック繊維を使用した不織布のようなものがフィルターとして使用されることがあります
丈夫で長持ちし、なおかつ耐熱性があるため、高温ガスなどの通常のフィルターでは耐えられない用途で重宝されます
まとめ
・セラミック繊維は非金属系無機材料に熱処理をしてつくられる繊維
・軽量、高強度、高耐熱などが特徴
・強化剤、断熱材などの産業資材用途が多い
今回はセラミック繊維について解説してきました
セラミック繊維とは、非金属系無機材料から高温の熱処理を経てつくられる繊維のことです
セラミック繊維は熱処理を加えてつくられるということもあり軽量、高強度、高耐熱などの特徴もあります
また硬度がありながらも弾性率も高いことで非常に丈夫な繊維であるといえます
繊維強化樹脂、繊維強化金属、繊維強化セラミック複合材、工業用断熱材、工業用フィルターなどの産業向けにセラミック繊維は使用されています
セラミック繊維は一般的にはなかなか馴染みの少ない繊維ですが、航空産業や宇宙産業などに使用されている重要な繊維であることがお分かりいただけたと思います
セラミック繊維は中々広く知れ渡ることは無いとは思いますが、ぜひこの機会にこのような繊維があるということを覚えておいていただければと思います
ではまた！
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