ガラス

　ガラスはケイ酸塩類などを高温で熔融した後に冷却して固めた透明で硬く割れやすい無機物質。ホウ酸塩やリン酸塩と二酸化ケイ素から作られる。

　ガラスは冷却すると硬くなるが、加熱すると柔らかくなり変形させることができる。また、通常は透明であるが、不純物を混ぜることによって、不透明や半透明にすることができる。表面に傷をつけて模様を入れたり、磨りガラスを作ることができる。このように加工が比較的簡単なため古くから利用されてきた材料である。身の回りではガラス窓や食器や装飾品の材料として使われている。

　ガラスは原子や分子が規則正しく配列した結晶構造をもたない非晶質（アモルファス）の固体である。ガラスは分子が網目状に結びついた構造をしており、分子の結びつきは固体というより液体に近い。ガラスのように熔融した液体を冷却したときに結晶化せずに固まった状態をガラス状態という。合成樹脂にもガラス状態をとるものがあり、それらは眼鏡のレンズなど、しばしばガラスの代わりに用いられることから、有機ガラスと呼ばれることもある。

　普通のガラスの透明度は日常の用途では十分であるが、光学機器の部品や通信に使う光ファイバーとしては不充分である。普通のガラスは厚さが１メートにもなると光をほとんど通さなくなる。そのため、より透明度の高い光学ガラスや石英ガラスが使われる。

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定常波

　振動数、振幅、速さが同じで進行方向が逆の２つの波が重なり合うときに現れる波。定在波ともいう。

　重なり合う前の２つの波は山や谷の位置が進んでいくが、重なり合ってできた波は山や谷の位置が変わらず、その場で振動しているだけで進んでいないように見える。定常波の媒質の振動が最も激しい部分を腹、全く振動しない部分を節という。

　波が進行方向に対して垂直な面で反射すると、波は進行してきた方向に跳ね返される。このとき、もとの波と反射して戻って来る波の重ね合わせで定常波ができる。

　ギターなどの弦楽器の弦は両端が固定されているが、弦をはじいて振動させると、弦の両端が節となる定常波が生じ、その振動数が弦の音程となる。

　管楽器の場合は、管口で発生した空気の振動の波が管内で反射を繰り返し、波が重なり合い定常波が生じる。両端が開いた開管では、両端が腹となる定常波を生じる。瓶の口に息を吹き込むような楽器は、片方が閉じた閉管であり、閉じられた端が節となる定常波が生じる。発生した定常波の振動数が管楽器の音程となる。

　蛇腹のついたホースをぐるぐる回すと音が出るが、これもホースの内部でできる定常波によるものである。

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生体認証

　ヒトの個体差のある生体情報を利用した個人認証。バイオメトリクス認証ともいう。

　指紋、静脈虹彩など個体差のある身体的特徴を利用したものと、筆跡や目の瞬きなど個体差のある行動パターン（癖）を利用したものがある。

　従来から個人認証はカードや暗証番号（パスワード）などを利用したものが主流であるが、この方法では紛失や盗難で他人に悪用されたり、忘却によって本人が利用できなくなるなどの問題がある。生体認証は個人に特有な情報を使っているため、従来の認証より安全性と利便性が高い。

　現在もっとも復旧している生体認証は指紋認証である。コンピュータや携帯電話などの電子機器で広く利用されるようになってきている。金融機関のＡＴＭでは指先の静脈パターンと手のひらの静脈パターンを利用した２つの方法がある。安全性は高くなったが、普及率が低い、２つの方法に互換性がないなどの理由から利便性に欠かる面がある。

　生体認証は利用する生体情報によっては装置が誤認するものもある。また、生体情報が複製される可能性もある。指紋などは型を取れば簡単に複製することができる。生体情報が複製されると、その生体情報が使えなくなってしまうという問題がある。そのため、複数の生体情報を使ったり、パスワード入力を併用したりすることで安全性を高めている認証システムもある。バリアフリーなどへの取り組みといった課題もある。

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波

　波とは周期的な変化が空間を伝わる現象。波が伝わる空間物質を媒質という。

　例えば、音波は音源の振動が気体や液体や固体を媒質として伝わる波である。地震は震源の揺れが波として地面を伝わったものである。また、波の中には媒質を必要としないものもある。光や電波などの電磁波は磁界の変化と電界の変化が繰り返しながら伝わる波であり、真空中も伝わる。

　波は空間を伝わるが、物質の移動を伴わない。媒質となる物質はその場で振動するだけである。木の葉が浮いている水面に波が広がるとき、葉がその場に留まっている様子を見ることができる。波は物質の移動を伴わずにエネルギーを伝達する現象である。

　波には波の進行方向に対して垂直に振動する横波と、波の進行方向に対して水平に振動する縦波がある。横波はピンと張った糸をはじいたときにできる波である。縦波はバネが伸縮するような振動で伝わる波で疎密波ともいう。音波は縦波であり、電磁波は横波である。

　波の性質は振動数、波長、周期、振幅などの物理量で表わされ、反射、屈折、回折、干渉などの現象を示す。

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繊維

　狭義では布や紐を作るための糸の原料となる細長いひも状の素材である。羊毛や絹糸などのように動物の毛から作られるもの、、綿や麻などのように植物の組織から作られるもの、ナイロンやレーヨンなどのように化学反応で合成されるものがある。こうした多くの繊維はセルロース、タンパク質、合成樹脂などの有機物ででてきている。

　繊維には炭素、ガラス、金属、鉱物などの無機物から作られたものもある。これらの繊維は強度が高く、耐熱性や耐薬品性などがあるため、産業において様々な用途で使われている。

　ガラス繊維や炭素繊維をプラスチックに加えると、強度を高めた繊維強化プラスチックという複合材料を作ることができる。繊維強化プラスチックはテニスラケット、ゴルフクラブ、レーシングカー、航空機、宇宙関連機器などに使われている。

　金属繊維はスチール繊維とも呼ばれ、ステンレス、鉄、銅、アルミニウムなどの金属を引き延ばして作られたものである。金属繊維は強靱であり、ロープやワイヤの原料となる。また、伝導性の高い金属繊維からは電線が作られる。金属の性質を活かした複合材料の原料としても使われる。最近では衣服に使われている例もある。

　鉱物繊維は鉱物を繊維状にしたものである。石綿、アスベストは耐久性、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性などに優れているため様々な用途で用いられたが、人体に悪影響を及ぼすことから使用が禁止されている。

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油

　鉱物や動植物から抽出される水に溶けにくく可燃性のある物質の総称。一般に揮発性が高く、水よりも密度が小さい。身近な例では、ガソリンや灯油は鉱物性の油、魚油やラード（豚脂）は動物性の油、サラダ油やひまし油は植物性の油である。油は食用、燃料用、美容用、潤滑剤、冷却剤、防錆剤など幅広い用途で使われている。

　ひとくちに油と言っても、その主成分は油の種類によって異なる。鉱物性の石油の主成分は炭化水素である。動植物性の油は脂肪酸とグリセリンが結合したものである。

　動植物由来のものは油脂と呼ばれ、常温で液体のものは油（ｏｉｌ）、固体のものは脂（ｆａｔ）と区別される。油脂は人間の体内で作ることができない脂肪酸の供給源である。脂肪は三大栄養素のひとつである。

　肉類由来の動物性油脂には飽和脂肪酸が多く含まれている。過剰な摂取は中性脂肪や悪玉コレステロール（ＬＤＬ）を増大させ心臓疾患や脳卒中などを引き起こす原因となるが、適量の摂取は必要である。魚由来の動物性油脂や植物性油脂には不飽和脂肪酸が多く含まれている。中性脂肪やＬＤＬを減少させる働きがあることから健康に良いとされるが、過剰な摂取は健康を害する原因となる。重要なことはバランス良く油を採ることである。

　菓子類やマーガリンには植物性油脂が使われているが、加工時に本来植物性油脂には含まれないトランス脂肪酸ができる。トランス脂肪酸は中性脂肪やＬＤＬを増加させ、心臓疾患のリスクを高めるとされる。このことから食品中のトランス脂肪酸の含有量を規制している国もある。日本では規制がないが、日本人の場合、平均的な食生活を考えるとそれほど心配ないとされている。しかし、偏食や間食が多い場合は注意が必要である。

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尿素樹脂

　尿素とホルムアルデヒドを重合した合成樹脂である。ユリア樹脂ともいう。記号ＵＦで表わされる。

　尿素樹脂は合成樹脂開発の創生期に発明された合成樹脂であり、無色透明で着色が容易であることから、家庭用品や電気製品の材料、建築材料、接着剤などとして幅広い分野で利用されるようになった。現在では主な用途は接着剤であり、電気部品、雑貨、漆器生地などに使われている。

　尿素樹脂の接着剤は安価なため広く用いられている。しかし、接着時に未反応のホルムアルデヒドを放出する。また、接着剤自身がゆっくりと分解してホルムアルデヒドを長時間にわたって放出する。ホルムアルデヒドはシックハウス症候群の代表的な原因物質であり、尿素樹脂の接着剤は建物の内装工事になどにおいて使用面積が制限されている。

　尿素樹脂は食器類としても利用されていたが、熱湯を入れるとホルムアルデヒドが溶出することから、尿素樹脂の器具や容器包装の製造と販売が禁止されている。

　尿素樹脂は成型方法が大量生産に向かないことから他の合成樹脂に取って代わられるようになった。ホルムアルデヒドの問題もあり、かつてほどの幅広い用途で利用されることはなくなった。

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気化熱（蒸発熱）

　液体を気体に変化させるのに必要な熱量のこと。蒸発熱ともいう。液体が気体になるときに周囲から吸収する熱量と考えても良い。

　気化熱は単位物質量の液体をすべて気体にするのに必要な熱量で表わされる。普通は１気圧において、物質１ｍｏｌまたは１ｇあたりの熱量として表わされ、その単位は［Ｊ／ｍｏｌ］や［Ｊ／ｇ］などである。Ｊの代わりにｃａｌが使われることもある。

　物質が液体から気体に変わるとき、物質を構成する分子の運動が激しくなり、分子同士が集まろうとする分子間力が小さくなる。気化熱は液体が気体になるのに必要な分子の運動エネルギーに相当すると考えても良い。

　気化熱が大きい物質ほど分子間力が大きく蒸発しにくく沸点が高い。例えば、水は分子間に水素結合が働いているので気化熱が大きく沸点が高い。

　打ち水で気温が下がるのは水が液体から気体になるときにまわりから熱を奪うからである。汗をかいているときに扇風機の風をあびるとより涼しく感じるのは、体の表面の汗の気化が風によって促進されるからである。

　スプレー缶を噴射したり、携帯ボンベを使っていると缶が冷たくなるのも気化熱のためである。エアコンや冷蔵庫も気化熱を利用して空気を冷やしている。コップの水を飲むように首を上げ下げする水飲み鳥という玩具も気化熱を利用している。

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高分子吸収体

　大量の水を吸水し、吸収した水を内部に保持できる高分子の総称。吸水性高分子、高吸水性高分子ともいう。

　高分子そのものの質量の数百倍の大量の水を吸収することができる。

　高分子吸収体は電解質のモノマーが重合したものであり、三次元的な網目状の構造をしている。水を吸収すると電離して陰イオンとなり、陽イオンが網目状の構造から放出される。残った陰イオン同士の電気的な反発力によって網目構造が広がるため、たくさんの水を吸収し保持する。このとき、膨潤したゲルとなるため、水は流れ出てこない。

　陽イオンを含む水分の吸収・保持はあまり良くない。例えば、水を保持しているポリアクリル酸ナトリウムという高分子吸収体に食塩をかけると、陽イオンのナトリウムイオンが網目構造に入り込むため保持されていた水が流れ出てくる。

　高分子吸収体は身近なところでは紙おむつ、生理用品の他、ペットのトイレ、携帯用トイレ、消臭剤、ソフトコンタクトレンズなどに使われている。また、農業や園芸で土に水をよく保持させるめの保水剤や、土木工事用の止水剤としても利用されている。

　高分子吸収体は石油系原料から作られるものが多いが、デンプンやセルロースといった植物由来の原料も使われている。

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発泡スチロールとポリスチレン

　発泡スチロールはポリスチレンに発泡剤となるブタンやペンタンなどの炭化水素ガスを混ぜて硬化させた合成樹脂（プラスチック）である。発泡剤によって、発泡スチロールの内部には気泡でできた微細な隙間がたくさんできるため、軽量であり、断熱性、耐衝撃性に優れる。また耐水性にも優れる。

　安価であり、成形も容易であるため、食品包装用のトレー、カップ即席麺の容器、魚介類の保温容器、建築用断熱材、梱包用緩衝材などとして幅広く使われている。
　耐熱性を考慮したものもあるが、普通の発泡スチロールは耐熱性が低く、約８０℃を超えると柔らかなり変形するため、電子レンジには使えない。数百度で発火し、燃えやすいため火気は厳禁である。完全燃焼すると二酸化炭素と水になるが、通常は不完全燃焼により黒い煤を出しながら燃える。また、酸やアルカリには強いが、有機溶剤には溶ける。かんきつ類から抽出したリモネンに容易に溶ける。

　発泡スチロールは大量に生産・消費されているため、従来からゴミ処理問題に難があったが、最近は熱や溶剤で溶かして再資源化されている。

　発泡スチロールの原料であるポリスチレンは芳香族炭化水素化合物のスチレンをモノマーとして重合させたポリマーである。スチレンはスチロール、ビニルベンゼン、フェニルエチレンと呼ばれることもある。一時期、ポリスチレンを重合する際に未反応のスチレンのダイマーやトリマーが内分泌攪乱物質（環境ホルモン）と疑われたが風評被害であった。添加物を加えていない発泡スチロールは無毒である。

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