お知らせ
はかせとあそぼ!レインボーメタルをつくろう
3月15日(日)に、「はかせとあそぼ!レインボーメタルをつくろう」を開催しました。
講師は、名古屋大学 グリーンモビリティ連携研究センターの神本先生です。
※名古屋大学 グリーンモビリティ連携研究センター
名古屋大学の博士が連携(協力)して、新しいエコなモビリティ:移動体(自動車や飛行機、自転車、セグウェイなど)の研究をする研究グループ
今回は、電気と化学の力で金属に色をつける実験を行い、オリジナルの作品をつくります。
色をつけると言っても、染料やガラスなどでコーティングするわけではありません。電気分解を用いて、金属が「色づいて見える」ように加工するのです。どんなものが出来上がるのか、楽しみですね♪
はじめに講師から、「陽極酸化」について説明を聞きました。陽極酸化とは、その名の通りプラス極で電気を流して酸化させる、つまり強制的に錆(さび)させる処理のことです。アルミニウムにおける「アルマイト処理」が代表的で、やかんや鍋、スマートフォンのケースなど、その用途は多岐に渡ります。
今日はアルミニウムではなく、より高級感のある「チタン」を使用して、この実験を進めます。
![2015レインボー①](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/3136efbd7a0b20f5dc67b89722bedaf1.jpg)
![2015レインボー②](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/59d70bc1f0e635b8ac25de3e005ff1d7.jpg)
ゴーグルとゴム手袋をつけたら、いよいよ実験開始です。
まずは実際に、チタン表面の色が陽極酸化でどのように変化するのか、様々な電圧で試してみます。チタン板をプラス極・マイナス極と接続し、酒石酸アンモニウム水溶液に入れます。そこに電気を流し、電圧ダイヤルを少しずつ回して、色を確認したいボルト数に合わせます。
プラス極のチタン板からプクプクと泡が出て、表面の色が少しずつ変化していきます。しっかりと色が出たら取り出し、また新たなチタン板を入れて、別のボルト数で電気を流してみます。少しの電圧の違いで全く異なる発色をするチタン板を見て、子ども達はビックリしている様子です。
「電圧が高いほど、酸化被膜は厚くなります。様々な色に見えるのは、この厚みの違いが原因なんですよ」
酸化被膜とは、陽極酸化によってチタン表面に生じる酸化チタンの膜のこと。この膜は無色透明ですが、厚さ次第で光の屈折によってある特定の色だけが強められるため、結果として「その色に見える」という現象が起こるのです。
![2015レインボー③](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/3586feb0b6ab66290b277bca55710d0a.jpg)
![2015レインボー④](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/a997727f178607b7d481d5856ed88985.jpg)
![2015レインボー⑤](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/ac365e6598b3fb7d33c208ef1d0cdfea.jpg)
![2015レインボー⑥](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/1674625f8358909364d589a8a1ee93c4.jpg)
続いて、今回のワークショップのタイトルにある「レインボーメタル」を作ることに挑戦します。
プラス極は竹串を垂直に取り付けたチタン棒に、そしてマイナス極はチタン板に接続し、酒石酸アンモニウム水溶液に入れます。今度は電圧ダイヤルを最大まで回し、逆に電流値は先ほどよりも小さくして電気を流します。溶液の中でチタン棒の色が変わり始めたら、竹串を持ってチタン棒を少しずつ引き上げていきます。
電気が流れる時間が長い箇所ほど、陽極酸化が進んで酸化被膜は厚くなります。棒を引き上げるスピードを上手に調整できれば、チタン棒は元の色からゴールド、ブラウン、ブルーへと下に向かって鮮やかなグラデーションを描くのです。ストラップのパーツを取り付ければ、あっという間に素敵なアクセサリーの出来上がりです。
![2015レインボー⑦](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/5662ad884987053c7b52b9a37a1ab5bd.jpg)
![2015レインボー⑧](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/b771bbe9812f652652a114c5abb85d92.jpg)
チタン板に、マスキングでオリジナルのデザインを施すことにも挑戦しました。
文字や記号など、たくさんのシールから好きなものを選び、チタン板の表面に貼り付けていきます。 背景やそれぞれシールを貼った部分について最終的に何色にしたいかということも、あらかじめ決めておきます。色の組み合わせは自由ですが、背景に指定する色には、最も高いボルト数で現れる色を選ぶ必要があります。
シールの付いたチタン板を溶液に入れ、陽極酸化を行います。背景に色をつけるため、ボルト数を合わせます。シールの貼ってある部分は反応しないため、元の状態でシルエットがはっきりと残ります。
![2015レインボー⑨](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/f2be29c35e45e49bc21c667e28e3cb17.jpg)
![2015レインボー⑩](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/560ca43d5621b3d07fd0852042755a4b.jpg)
![2015レインボー⑪](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/2fd124e4eba337566ec283ce5b1620e2.jpg)
![2015レインボー⑫](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/155b0cae9f171f93f42bc7ffa85b945d.jpg)
シルエットの部分にも順番に色をつけるため、カッターなどを使ってシールを丁寧にはがし、陽極酸化を行っていきます。ボルト数の高い色をつける部分を先に、低い色をつける部分は後に処理すれば、思い通りに色をつけていくことが出来ます。一度作った酸化被膜の厚みは、より高い電圧で反応させない限り変わらないため、先につけた色はそのまま残っていくのです。
電気と化学の力ですっかり姿を変えたチタン板を、嬉しそうに眺める子ども達。実験を通して、今まで知らなかった世界を感じることが出来ました。これからも様々な不思議に触れ、その仕組みにどんどん興味を持ってくださいね。
![2015レインボー⑬](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/17d18dcec82aa8a1e27d77e556bc1264.jpg)
![2015レインボー⑭](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/f119f7619e9be77d995dc6563816d333.jpg)
![2015レインボー⑮](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/6004526bc9b19679d4d87ba49d1f3b26.jpg)
![2015レインボー⑯](https://www.tcmit.org/wp-content/uploads/0aca6184b2e511854a560afa4c18b5ee.jpg)