電池・半導体・新素材をつくる

スマートフォンが 1 日もつか、電気自動車が何 km 走れるかは、電池の中の材料で大きく変わります。素材や電機のメーカーの技術者は、電極や電解質の材料を選び、組み合わせを変えて、電池の性能を上げていきます。

半導体のチップも、材料の化学から始まります。砂や岩に多い二酸化ケイ素から純粋なケイ素を取り出し、何度も精製して結晶にします。工場では、薬品やガスで表面を洗い、削り、薄い膜をつくる工程がくり返されます。

化学工場のエンジニアは、こうした材料を、毎日同じ品質で大量につくる仕事です。温度や圧力、原料の量を調整し、できた材料の成分を測って確かめます。どの工程にも、高校の化学で学ぶ反応と量の考え方が使われています。

ここでは、化学メーカーの工場で、電池の正極の材料をつくる工程を受け持つエンジニアの 1 日の例を紹介します。仕事の内容や勤務の形は、会社や工場によって違います。

朝は、夜のあいだの運転の記録を確かめます。反応の温度や、原料を入れた量が決まりどおりだったかを見て、気になる点があれば現場へ行きます。午前は、できた材料の成分や粒の大きさを測った結果を、品質の担当と一緒に確かめます。

午後は、実験室で少しの量を試作し、反応の温度や時間を少しずつ変えて、品質がよくなる条件を探します。うまくいった条件を工場の大きさで再現できるように、装置の担当者と計画を立てます。

高校のうちは、化学の酸化還元と電池、電気分解の単元を大切にしてください。電池の容量を mol に直す計算には、ここで学ぶファラデー定数を使います。化学基礎の周期表と化学結合、化学の無機物質も、材料を選ぶときの土台です。物理の電気の単元も、電池や半導体を理解する助けになります。

大学は、工学部の応用化学科・化学工学科・材料工学科、理学部の化学科などが入り口です。研究や開発の仕事には、大学院の修士課程まで学んでから就く人が多くいます。高等専門学校(高専)の物質工学科などから、工場の技術者になる道もあります。

工場では、国家資格の危険物取扱者などをとって働く人も多くいます。危険物取扱者の乙種と丙種は受験資格が要らず、高校生でも受けられます。経験を積むと、新しい工場の立ち上げや、電池の設計、研究の企画などへ広がる道があります。

身の回りの物が何でできているかに興味があり、決まった手順を正確に守れる人に向いています。うまくいかない原因を、測った数字から一つずつ探す粘り強さも大切です。