ガラスは何故脆くて壊れやすい？
ガラスというと，脆くて壊れやすい物質の代名詞，というイメージを持っている人が多いのではないでしょうか？でも，本当にそうでしょうか？
そもそも物質を「壊す」ということは，どういうことでしょうか？物質は原子の集まりです。「壊す」ということは，この原子の集まりをバラバラにする，つまり原子同士の結合を切るということに他なりません。
1枚の紙を破いても，割り箸を折っても，それは物質を壊していることになります。鉛筆で字を書いても，意識せずにそれは鉛筆の芯の先端を微小に破壊しています。これらの物質は，人の力で容易に壊すことができます。では，同じ大きさのガラスを想像してみて下さい。それほど簡単に壊すことができるでしょうか？
実はガラスを構成する主成分であるSiO2の結合を切るには，結構なエネルギーが必要です。紙や木，鉛筆の芯（この場合は粘土と黒鉛の複合体ですが），に比べると，ガラスははるかに壊しにくいのです。にもかかわらず，ガラスは脆くて壊れやすいと感じるのは何故でしょうか？
その理由は，ガラスが壊れる様式にあります。紙や木に比べるとガラスは固く，力をかけても容易には変形しません。しかし，大きな力がかかると，いきなり破壊します。これが脆性と呼ばれる特徴で，ガラスが脆い所以です。
また，ガラスは複合体である鉛筆の芯などと異なり，単相の物質ですから，微小な破壊というものが起きません。したがって割れる際は一気に派手に割れてしまいます。さらに，表面に傷がついていると，そこに応力集中が生じるため，破壊に必要な力はぐっと減少します。ガラス板を切断するには，ダイヤモンドカッターで「切り線」を入れて，それに沿って簡単に亀裂を進展させて，切り離すことができるのはこのためです。
これらの経験から，ガラスは脆くて壊れやすい特徴をもっていると感じられるのです。つまり，ガラスは意外に強いのに「脆い」物質です。ガラス科学，工学の世界では，このガラスの脆さを克服する研究が今も続けられています。
(東京理科大学 前田敬)
