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のである。 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
最初の土器の例は、数千年後に東アジアに現れました。 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ます。
新石器時代には、農業や農耕に専念する定住社会が確立され、陶器の使用が劇的に増加しました。 紀元前9000年頃から、粘土を原料とする陶器が水や食料の容器、美術品、タイル、レンガなどとして普及し、アジアから中近東、ヨーロッパへとその用途が広がりました。 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。 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知られています。 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る。 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話を確認できていません。 その代わり、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
陶磁器製作における最初のブレークスルーは、紀元前3,500年の車輪の発明であった。
一方、陶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、焼成時の酸化や還元を利用して特殊な効果を得ることも行われています。 紀元前6世紀から5世紀にかけてのギリシャのアッティカ壺がその頂点とされる。
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ました。 16世紀に高温に耐えられる合成素材(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続けている。 1850 年頃、最初の磁器製電気絶縁体が発売され、テクニカルセラミックスの時代が始まりました。
第二次世界大戦後、セラミックスとガラスは、エレクトロニクス、光電子工学、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います。 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る。
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、以下の表に示すとおりである。
年 | 発展 |
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紀元前28000年 | 土偶は儀式用として使用されている。 |
18,000 BCE | 中国陶器が出現。 |
前18,000~前14,000年 | 東アジアで陶器が広がる。 |
前9000年 中東、ヨーロッパで花器、レンガ、タイルなどの陶器が普及する。 | |
7,000 BCE | 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 | Egyptian start building factories for production of glassware. |
700 BCE | Ceramic pottery becomes artwork in Attic Greece. |
600 CEC Chinese introduced porcelain. | 600 CE. |
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 | 高温耐火物が鉄、ガラス、陶器やセメントの炉の建設に導入されて産業革命への道が開かれる。 |
1800年代半ば 磁器製の電気絶縁体と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導入される。 | |
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 | チタン酸バリウムを用いたセラミックコンデンサーを開発 |
1960年代 | |
1970s | 部分安定化ジルコニアが開発される。 |
1980年代 | 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。 ホットプレスでウィスカー強化アルミナ複合材料を初めて作製。 固体レーザー用多結晶ネオジム・イットリウム・アルミニウム・ガーネットを開発 |
1990年代後半 | ナノテクノロジーの取り組みが世界中で盛んになる |
セラミックスの3Dプリント用ロボキャスティングプロセスを開発。 | |
2000s | 2,200°C に耐える ZrB2/HfB2 ベースのコンポジットを作成し、極超音速航空機および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 (UHTCs) 開発への関心を NASA が復活させました。 |
2010年代 | 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 |
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