シリコンと は？シリコーンとの違いや特徴も紹介
「シリコン」は、日常生活の中でもよく見聞きする、なじみのあるものです。
ただ、「シリコンっていったい何なの？」と聞かれると、正しく答えられる人は少ないのではないでしょうか。
「シリコンとシリコーンってどう違うんだろう」という疑問を感じている人もいるかもしれませんね。
そこでこの記事では、シリコンとシリコーンの違いをはじめ、シリコンの特徴やシリコンを使った製品についてご紹介します。
シリコンとは
シリコンはケイ素のことで、英語表記では「Silicon」となり、元素記号では「Si」と書きます。
ケイ素は岩石や土壌などの主成分であり、自然界には酸素の次にたくさん存在しています。
シリコンとシリコーンの違い
シリコンと似た言葉にシリコーンがあります。
食器や調理器具、家電製品など、日常生活の中でも様々なシリコーン製の製品を目にすることもあるでしょう。
商品の表記にも「シリコン製」「シリコーン製」と一括りにされがちですが、厳密にはシリコンとシリコーンは別のものです。
シリコーンは、英語表記だと「Silicone」となり、有機ケイ素化合物のことで合成高分子化合物のことを言います。
人口化合物なので、シリコンのように自然界には存在しません。
シリコンは元素であり、シリコーンは化合物なのです。
ただ先述したように、シリコンとシリコーンは、同じものとしてひとくくりに考えられがちです。
「シリコーン」とある場合は、本来の意味である化合物として考えられますが、「シリコン」とある場合は、本来の意味である元素として使われる場合と、シリコーンの意味で使われる場合があるのが現状でしょう。
シリコンの特徴
ここでは、元素としてのシリコンではなく、化合物としてのシリコンの特徴をご紹介します。
化合物としてのシリコン（シリコーン）の特徴は以下の通りです。
- 電気を通さない
- 耐熱性が高い
- 撥水性が高い
- 耐候性が高い
- 科学反応で性質が変わらない
- 毒性が低い
- ガスの透過率に優れている
- 非粘着性
- 強度は劣る
- 耐磨耗性は低い
各項目について、具体的に見ていきましょう。
電気を通さない
シリコン（シリコーン）には、電気を通さない性質があります。
水に浸した状態でも電気の絶縁性はほとんど変わらないため、絶縁材としても使われています。
耐熱性が高い
シリコンは耐熱性・耐寒性に優れているという特徴があります。
300℃の高温や－100℃の低温でも、シリコンの性質は変わりません。
撥水性が高い
シリコンは撥水性に優れています。
これはシリコーンポリマーの表面が、水に馴染みにくいメチル基で覆われているためです。
耐候性が高い
二酸化炭素や紫外線に対して、高い耐候性があるのもシリコンの特徴の一つです。
長時間紫外線や雨風にさらされても、シリコンはほとんど物性が変わりません。
科学反応で性質が変わらない
シリコンは、ほとんどの物質と科学反応を起こしません。
毒性が低い
毒性が低いのもシリコンの特徴です。
毒性が低いので、食器や調理器具などにもシリコンが使われています。
ガスの透過率に優れている
シリコンは、25℃の室温で、酸素などのガス透過率に優れています。
ガス透過率の高さを利用して、ガスの分離や濃縮にもシリコンが利用されています。
非粘着性
非粘着性もシリコンの特徴です。
ほとんどの物質はくっつきませんが、ガラスには付きやすいという特徴もあります。
強度は劣る
シリコンは、引っ張ったり引き裂いたりという負荷には弱い傾向があります。
シリコンゴムの引き裂き強さは9.8kN/m程度が一般的ですが、ポリマー改良や充填剤・架橋剤を使用することで、29.4kN/m～49.0kN/mまで強度を高めた製品もあります。
耐磨耗性は低い
シリコンは耐摩耗性が低く、摩擦には弱いのが特徴です。
ただシリコンの成分を調整して摩耗への体制を付加した製品もあります。
例えば、乗り物の窓に使われるポリカーボネートにシリコンをハードコーティングすることで、ポリカーボネートの耐摩耗性や耐衝撃性にシリコンの耐候性が加わり機能性を高めています。
シリコーンの製法
シリコン（シリコーン）の製法を確認しておきましょう。
まずケイ素とハロゲン化アルキルが反応することで、アルキルシラン類を合成します。
合成によって得られたシラン化合物の中で、ジメチルジクロロシランを加水分解することで、シロキサン結合を有するシリコーンポリマーを生成できます。
シリコンを利用した製品
シリコン（シリコーン）は、日常生活の中で目にする様々な製品に使用されています。
シリコンを利用した製品の一例を見ていきましょう。
- 半導体チップ
- キッチン用品・生活雑貨
- 自動車部品
- 化粧品・医療品
半導体チップ
パソコンやスマホ、家電製品などに使われる半導体チップの部品に使われているのもシリコンです。シリコンは半導体基板として使われ、シリコン基板の上にトランジスタやコンデンサを実装します。
安定性や耐久性に優れたシリコンは、デジタル社会にも欠かせない存在となっています。
キッチン用品・生活雑貨
耐熱性や耐冷性、撥水性に優れたシリコンは、キッチン用品や生活雑貨にも使われています。
衝撃で壊れにくく、毒性も少ないシリコンは、まな板やお玉、フライ返しなどにも安心して使えるのです。
他にもスポーツ用品や文房具、おもちゃなど、安全性や耐久性が求められる製品の多くでシリコンが使われています。
自動車部品
高い強度が求められる自動車の部品にもシリコンは欠かせません。
エンジン回りの部品や寒冷地仕様のヒータ周辺の部品に使われているのもシリコン素材です。
シリコンの樹脂やゴム、グリースなどは、耐久性・耐候性に優れているので、熱や衝撃強く、車の安全性を高めることに貢献しています。
化粧品・医療品
構造を調整することでオイル状にもなるシリコンは、化粧品や軟膏、シャンプーにも使われています。オイル状になったシリコンはべたつかず伸びも良いので、肌に付ける潤滑剤やコーティング剤としても重宝されるのです。
シリコンの一種であるジメチコンは、消化器官のガス処理をする働きもあるので、医薬品としても活用されています。
毒性が低く人体への安全性も高いため、豊胸成形のシリコンバッグ・人工臓器・歯科矯正のマウスピースなどにもシリコンが使われます。
まとめ
シリコンとシリコーンは同じものとして扱われがちですが、厳密には違うものであることは覚えておきましょう。
「シリコン」とある場合は、元素として使われているのか、化合物のシリコーンとして使われているのかを見極めましょう。
化合物としてのシリコンは、社会生活に欠かせない様々な製品に使われています。
今回紹介したシリコンの特徴を参考にしながら、日常の中でどのようなところにシリコンが使われているのか見つけてみてはいかがでしょうか。
