建築に関わる材料工学

建築コンサルタントにとって、材料工学の知識は不可欠です。この記事では、材料工学の基本とその学習方法について説明します。

材料工学とは

材料工学は、天然資源を精製・加工して、必要な性質と機能を持つ材料を開発する学問です。そのままでは利用価値が低い物質も、手を加えることで高価値の材料に変えることができます。

材料は3つ

材料工学で扱う材料は、金属材料、無機材料、有機材料の3つに大別されます。金属材料にはステンレスやアルミニウム、鉄などが含まれ、強度や加工性が求められます。無機材料にはセラミックスやガラスなどがあり、耐熱性や硬度が重要です。有機材料は主にプラスチックなどの高分子物質で、軽量で柔軟な特性を持ちます。

各材料は特性が大きく異なるため、研究テーマも多岐にわたります。加圧や加熱、メッキなどの加工技術や、化学反応のコントロール技術、複数の物質を合成して材料を生み出す技術などもあります。また、新材料を評価する分析技術や、産業での費用対効果の評価も材料工学の重要な領域です。これらの技術を駆使して、新しい製品が次々と開発され、材料工学はものづくりの根幹を支える学問となっています。

材料工学の勉強

材料工学を学ぶには、基本的な知識と専門的な研究が必要です。

材料の基礎知識を身につける

材料工学を学ぶためには、まず数学や化学、物理などの基礎科目を履修します。特に、物質を構成する原子・分子、電子の構造や働きを理解することが重要です。化学では無機・有機・物理化学をバランスよく学び、物理では量子力学や統計力学、電磁気学を中心に学習します。

この段階では、物質の基本性能や特性を理解することが重要です。基礎知識を身につけた後は、さまざまな材料について理論と実践技術を学びます。新しい材料も次々と登場するため、全てを学び尽くすことはできませんが、代表的な材料について実験を通じて理解を深めていきます。大学の授業では、金属材料、無機材料、有機材料の各分野を横断的に学ぶことで、研究の基礎を築きます。

専門的研究

大学で専門的研究を学んでいく場合、3年次には研究室に配属され、より専門的な研究を行います。4年次には卒業研究を通じて、深い理解と実践的な技術を習得します。研究室ごとに扱う材料や研究テーマは、ゼロから材料を生み出す研究や加工技術、合成技術に重点を置いた研究などさまざまです。企業との共同研究も多く、実践的な経験を積むことができます。1、2年次の学びや大学選びの際には、自分がどの分野に興味があるのかを考えておくことが重要です。

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