材料（物理的物質）：種類、性質、用途

材料と物質：関連するが異なる概念

材料と、より広い科学用語である物質を区別することは有用である。物質は空間を占め、質量をもつあらゆるものをいうのに対し、材料は、物を作る際の有用性や役割によって定義される物質の一部である。たとえば地中の鉱石は物質であるが、採掘され加工されると、製造のための原材料となる。同じ鉱物でも、人間による利用法や加工の段階に応じて、原材料、精製された物質、廃棄物のいずれとしても扱われうる。

分類と代表例

• 金属：鉄、銅、鋼などの元素および合金。強度、導電性、延性が評価される。
• 高分子：長鎖状の分子。天然のものにはゴムやセルロースがあり、合成のものにはプラスチックがある。柔軟性と加工性で知られる。
• セラミックスとガラス：無機質で非金属の固体。高温での安定性と硬さをもつが、しばしば脆い性質を示す。
• 複合材料：特定の要求を満たすために性質を組み合わせた、繊維強化プラスチックなどの工学的な組合せ。
• 繊維製品と繊維：綿のような天然繊維、または合成繊維に由来する布地や糸。製造の文脈ではしばしば繊維製品と呼ばれる。
• その他の分類：発泡体、コーティング、生体材料、ならびに磁性・電子・触媒機能をもつ先端機能材料。

原材料、精製、加工材料

原材料は、鉱石、木材、天然繊維、原油といった、未加工または最小限の加工しか施されていない天然資源であり、産業の原料となる。これらは精製、製錬、化学変換、製造を経て、用途に合わせて性質を調整した精製材料または設計材料となる。金属は合金化され、高分子は合成され、繊維は紡がれて繊維製品となる。「精製材料」という語は、純度、性能、または形状を改善するために人為的な工程で変化させられた材料を包含する。この変換は製造と価値創出の中心をなす。加工における精製の一般的な概念も参照。

主要な性質と選定基準

材料は、機械的性質（強度、靭性）、熱的性質（熱伝導性、熱膨張）、電気的性質、光学的性質、化学的性質（耐食性、反応性）に基づいて用途に選定される。コスト、入手可能性、環境への影響、リサイクル可能性も重要な考慮事項である。技術者や設計者は、建築物、車両、電子機器、衣類、その他多くの製品に用いる材料を指定する際、これらの要因の均衡を図る。

歴史、発展と重要性

人間社会は、利用した支配的な材料、すなわち石、青銅、鉄、さらに後の鋼と高分子によって時代区分されることが多い。冶金、セラミックス、高分子化学の進歩は、何を、どのように建設できるかを拡大した。20世紀と21世紀には、物理学、化学、工学を結び付け、構造と機能を調整した材料を設計する学際分野として材料科学が発展した。現代の展開には、輸送用の軽量複合材料、電子機器用の半導体、医療用途の生体材料が含まれる。

用途、持続可能性と重要な区分

材料は、ほぼすべての工業製品と社会基盤を支えている。今日の課題には、材料の採取と加工による環境負荷の低減、リサイクル可能性の向上、希少または有害な物質に代わる選択肢の開発がある。天然か合成か、バルクか薄膜か、均質か複合かといった実務上よく用いられる区分は、研究や規制のために材料を分類する助けとなる。材料の概念と技術についてさらに読むには、リンク先の入門的資料や技術文献を参照されたい。概要、製造ガイドとデータベース（鉱石、繊維）、工程の説明（繊維製品、基礎科学、精製）がある。