電子機器の小型化に欠かせない金属と言えばチタン酸バリウム

電子機器の小型化に欠かせない金属と言えばチタン酸バリウム

チタン酸バリウムはコンデンサだけでなくサーミスタにも使用される

解体されたパソコン

チタン酸バリウムは、積層セラミックコンデンサの材料として使用され、電子機器の小型化に貢献しています。スマートフォンやパソコンなどの薄型化や軽量化には重要である上、金属材料でありながら電気を溜めることができ、電子回路の安定性にも貢献しています。しかし、チタン酸バリウムは一定温度であれば、極めて高い比誘電率を持つものの、温度変化により電気抵抗が増大するといった特徴も持っています。
高温や低温で電気抵抗が変化するため、温度変化の激しい電子回路では不安定さを生じさせてしまうものの、その特性自体が別のものに役立つという金属材料でもあります。温度変化により抵抗値が変化する特性を利用することで、サーミスタの材料に使用でき、温度センサーの小型化にも貢献しています。
抵抗値が変化する特性を利用して、電子回路が収められる装置内部の制御に使用したり、家電製品などの温度センサーとしても役立っています。また、電流を流し続けることで自己発熱も生じ、抵抗値の変化により温度を一定に保つということも可能です。例えば、半田ごてのように高温を一定に制御するだけでなく、温度が上がり過ぎる際には電力制御を小さな回路で行うといった場合でもチタン酸バリウムは活躍しています。

チタン酸バリウムは小型スピーカーにも使用される金属材料

チタン酸バリウムは、我々の生活を支える電子機器にはなくてはならない金属材料です。発見は1942年から1944年の間にアメリカや日本、ソ連で同時となり使用されてきた歴史も長く、さまざまな工業製品への応用がされています。セラミックコンデンサや積層セラミックコンデンサ、サーミスタなど電子回路には必要不可欠な金属材料です。そして、チタン酸バリウムは、電子回路だけでなく、スピーカーにも使用される優秀な金属材料です。
スピーカーといえば、銅線で作られたコイルと磁石を使用して電気を流すことで振動により音を出すというのが簡単な原理です。しかし、チタン酸バリウムの場合、このような大きな構造を必要とせず、セラミックス自体が振動し音を発します。チタン酸バリウムは、圧電素子になるといった特徴も持っており、電極に信号電圧を加えることにより圧電体を連続的に変形、振動させて音を出すことができます。複雑かつ大きな構造を必要としないことから、小型スピーカーとすることができ、電子機器内のブザーやイヤホンのような小型のものに活用されています。さらにチタン酸バリウムを使用した圧電素子の場合、音を出すための消費電力も少ないなど、小型で電力確保が難しい電子機器での使用にも適しています。

チタン酸バリウムは発見から70年以上が経過しても研究中の金属材料

金属材料と言えば、鉄やアルミニウム、銅などをイメージすると思います。スチール鋼や炭素鋼などは、発見も古く確立された技術によって供給されるものでもあります。比較的に新しい金属材料としてはチタンやチタン合金もあります。しかし、チタン酸バリウムは、発見から70年以上が経過し、使用用途は幅広くなっているものの、今もなお研究中であり将来的な可能性が追求されています。
チタン酸バリウムは、日本では戦時中に発見され、今もなお金属材料としては第一線で活躍するエースです。しかし、使用される用途も広く、大量生産におけるコストダウンが求められており、化学合成方法の効率化などが研究され続けています。また、強誘電体や圧電素子といった特性からの可能性もまだ残されており、新しい分野での研究も行われています。セラミックコンデンサから積層セラミックコンデンサへと研究が進み、スマートフォンなどの小型通信端末の発展も近年であり、チタン酸バリウムが重要なものでした。最近では、チタン酸バリウムの微細化が研究され、積層セラミックコンデンサのさらなる小型化なども研究されつつあります。近代に入ってから発見され、研究され続けているものの、未だに可能性を秘めた金属材料の一つになっています。

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