東北大学名誉教授 公益財団法人 電磁材料研究所 相談役・グランドフェロー

増本 健

1932年生まれ。東北大学大学院工学研究科金属工学専攻修了。...もっと見る 1932年生まれ。東北大学大学院工学研究科金属工学専攻修了。東北大学金属材料研究所教授、同所長等を歴任。
退官後、財団法人電気磁気材料研究所所長、同理事長を勤め、現在は公益財団法人電磁材料研究所相談役・グランドフェロー、東北大学名誉教授。

アモルファス金属研究の第一人者で、準結晶、ナノ結晶などの研究にも従事。

２０世紀は “物質文明” の時代であった。優れた機能を持つ新しい材料が次々と出現し、我々の生活を潤して来たことは言うまでもないことである。とくに２０世紀前半に発明された特殊鋼、高分子、半導体、セラミックスなどの多様な材料の出現は、１８世紀の産業革命以来発展して来たそれまでの鉄中心の重工業から社会と密着した精密・軽工業へと拡大させ、これによって個人の生活は豊かになり、消費社会へと移行させる結果となった。例えば、現在の自動車は、約百種類の材料の数千個の部品の集合体として製造され、人や物を運ぶ単なる運搬機械から安全で便利な生活空間のある機械へと変貌している。また、最近の電子機器製品では種々の材料が集積され、単機能から複合機能を持った高性能機械へと急速な進化を遂げ、情報通信やロボットなどの発展を支えている。

この様な目覚ましい物質文明の恩恵は、このままの勢いで２１世紀後半まで続くのであろうか。この問い掛けに対してはやや否定的である。今後も物質文明の恩恵を受けるためには、省資源の観点から、物質の有効利用とリサイクル技術が重要な課題になってくる。また、環境や人体への有害物質の規制が一層厳しくなるのは間違いない。
従って、２１世紀の材料研究は、これらの回避できない課題を十分に配慮した上で、高分子、セラミックス、半導体などの多様な材料を目的・用途に応じた最適な組み合わせ（システム化）とすること、すなわち “適材適所” が重要な課題になってくるとともに、高性能あるいは多機能を有する新しい材料の開発が強く求められる。

　そこでは、材料開発に従事する研究者には新たな視点が求められよう。例えば、稀少元素や有害元素を含まない、しかもリサイクルが容易な材料の開発、ゼロエミッションを考慮した材料設計・プロセスの開発、適材適所の総合的判断による製品開発などである。
図 1 は、これからの材料開発者の視点の拡がりを図示したものであり、研究者は単に新しい材料の発明・発見のみでなく、開発した材料の人、社会、地球への波及効果と価値についても十分に考慮した広い視点での研究開発を進めることが大切であろう。

それでは、２１世紀の材料の開発研究者はどのように研究を進めれば良いのであろうか。２１世紀においては、前述のように、資源の枯渇、地球環境の汚染などの多くの課題の解決なくして人類社会の繁栄はあり得ない。これらの諸問題を解決するには、資源有効利用、クリーンエネルギー確保、環境保全などの技術の発展が鍵となることは言うまでもない。とくに、今まで “資源は無限である” と言う観点で材料開発が行われてきたが、２１世紀では “資源は有限である” と言う観点のもとで、材料を効率的かつ有効に利用することを第一に考えなければならない。すなわち、物質がもつ機能を最大限に発揮させるような物性研究と、それを材料として最も有効に利用する技術の開発が重要になる。

　図 2 は年代による材料開発の方向と次世代材料開発の方向を示している。
２０世紀に追究してきた材料開発の視点は、“より多く、より安く” が中心であり、主として材料の組織や組成の制御による機能向上が図られ、より強く、より小さく、より敏感でより器用な材料を開発してきた。そして、２１世紀に入ると、さらに、より長持ち、より精密、より多様な機能に加えて、より生体的、知能的な機能性が求められつつある。このように、材料の機能への要求が益々高度化するに従って、材料開発を開発する手段も、構造制御、原子・分子制御からイオン、スピン、ホノン、エレクトロンなどの量子制御へと移行しつつある。

　材料を構成する元素は 100 余種類しかなく、地球上に存在する元素量も限られている。しかし、その元素の組み合わせやこれら元素からなる構造は、もし人為的に自由に原子・分子を操ることが可能になれば無限にある。今後、新しい機能を実現させる物質設計法の確立と原子・分子操作法の開発から、機能性の源である量子制御へと進歩するであろう。そのアプローチの一つが “生体が持つ機能” の実現であろう。

　今後も、新しい機能をもつ材料が多く発見され、２１世紀の豊かな社会を支える重要な役割を果たすことを期待したい。それまでは地球上に存在する有限な資源を使い切らないで欲しいものである。