日本人が開発した｢最強磁石｣世界を席巻する凄み
今や100円均一の店でも買える、世界最強の磁石性能を持つ「ネオジム磁石」。日本人が開発したことをご存じでしょうか（写真：東洋経済オンライン編集部）
日本の科学技術力の低下が懸念されていますが、歴史をたどると日本で発明された優れた技術がたくさんあります。今回はその中から、家電や自動車などに欠かせない「ネオジム磁石」の開発についてRikaTan（理科の探検）誌編集長の左巻健男氏編著『世界が驚く日本のすごい科学と技術』から一部抜粋・編集してお届けします。
製品の小型化・高性能化に寄与するネオジム磁石
磁石（マグネット）は、メモなどの書類を固定するのに使われるなど、生活の中でとても身近な存在です。メモなど書類の固定には鉄製のカラーキャップでおおわれた黒色のフェライト磁石がよく使われていますが、私は、ネオジム磁石を使っています。
100円均一の店で、4個1組110円で購入したネオジム磁石は、大型クリップをたくさんくっつけることができるほど、磁力が非常に強いです。スチール書棚の枠に書類をネオジム磁石ではさんだり、ネオジム磁石に書類をまとめたクリップをつけたりすれば落ちないからです。
実は、見えないところでも重要な役割を果たしています。例えばスマートフォンは、着信音や通話音声のスピーカー、マナーモード時にブルブルする震えを発生させるモーターなどにはネオジム磁石が使われています。高性能磁石でスピーカーやモーターを小型化できたこともあって、スマートフォンが片手に収まるサイズになったのです。
ほかにも自動車や家電などいろいろなところに多くの用途で使われ、製品の小型化・高性能化に寄与しています。
ネオジム磁石は、1984年、当時住友特殊金属に所属していた佐川眞人（1943〜）によって開発されました。
ネオジム磁石の磁力は強力（筆者撮影）
ネオジム磁石という名前は、この磁石がネオジム・鉄・ホウ素という3つの元素からなり、もっとも重要な材料がネオジムという金属元素だからです。磁石業界ではネオジウム磁石と呼ぶこともあります。なお、重量比の大きい順は、鉄＞ネオジム＞ホウ素です。
周期表の中に希土類（レアアース）元素という一群があります。ランタン、セリウム、ネオジム、サマリウムなど17の金属元素です。「産業のビタミン」といわれ、最先端機器に欠かせない「存在量が少ない」「取り出すのが困難」な金属資源をレアメタルといいますが、希土類（レアアース）もその一員です。
希土類は、お互いに性質がよく似ており、分離が困難であったため、それぞれの元素の発見には長い年月がかかりました。
レアメタルのレアは「少ない」という意味ではない
なお、レアメタル、レアアースの形容詞「レア（rare）」は、文字どおり「少ない」という意味ではありません。大半は文字どおりのレアではなく、地殻にかなりの量が分散して存在しています。
ネオジムの存在量は、銅や亜鉛、ニッケル、コバルトと肩を並べます。「単離や加工がしにくいうえ、需要が多くて品薄になりやすいので、「レア」なのです。ネオジム磁石が登場するまでもっとも高性能だったのはサマリウム・コバルト磁石です。
サマリウムもネオジムも希土類元素。だからどちらもまとめて希土類磁石と呼ばれます。サマリウム・コバルト磁石のサマリウムよりネオジムのほうが地殻にたくさんあります。
また、コバルトに比べて、鉄やホウ素は地殻にたくさんある元素です。コバルトに比べ鉄は圧倒的に安いです。ネオジム磁石は原料の資源量や価格的にサマリウム・コバルト磁石をしのいでいます。
さらに、ネオジム磁石は、サマリウム・コバルト磁石と比べて密度が小さく、機械的にも強いです。密度が小さいので装置の軽量化に役立ちます。また、機械的強度が大きいということは、加工作業・組立作業中の磁石の取り扱いが容易です。
ただし、ネオジム磁石にも弱点があります。サマリウム・コバルト磁石と比べて、耐熱性（高温に耐える性質）が弱いのです。
佐川が最初に作ったネオジム磁石は、磁力は世界最高であることが確認されましたが、耐熱性が悪いということがわかりました。佐川は、「あなたの磁石はおもちゃにしか使えないよ」と上司に言われて愕然としました。
希土類元素の中でもとくに希少で高価なジスプロシウムをたくさん混ぜるほど耐熱性が上がるものの磁力の強さは弱まっていくということがわかりました。それでもサマリウム・コバルト磁石より磁力が強い範囲で200度ぐらいまで耐えるものができたので、工業化することができました。ジスプロシウムがないと耐熱性は80度程度でした。
そこでさらなる磁石性能の改善（とくにジスプロシウムを減らしても耐熱性を保持・向上）の研究開発が行われています。
実は、1960年代後半にアメリカでそれまでの磁石性能を凌駕するサマリウム・コバルト磁石が発明されるまでは、日本は世界をリードする磁石王国でした。
「KS磁石鋼」で世界を驚かせた本多光太郎
1914年、第1次世界大戦が始まりました。今まで外国から輸入していた優秀な鉄鋼の輸入が途絶え、磁石鋼など鉄の研究が奨励されるようになりました。本多光太郎は、それまでの磁石性能の3倍も強力な磁石を発明して世界を驚かせました。KS磁石鋼です。「K・S」の名は資金援助をした住友吉左衛門の頭文字からとりました。KS磁石鋼は、鉄‐炭素‐コバルト‐クロム‐タングステンを一定の割合で混ぜた磁石鋼です。
1931年には、三島徳七がKS磁石鋼より何倍も強いMK磁石鋼を発明しました。「M・K」の名は、養家の三島姓と旧姓の喜住の頭文字からとりました。これは、鉄‐ニッケル‐アルミニウムよりなる磁石鋼でした。
三島は、研究対象にしていた鉄とニッケルの合金が不思議な性質をもっていることに興味をひかれました。
鉄もニッケルも強磁性（普通の磁石に引きつけられる性質）なのに、ニッケルが20〜30パーセントの合金には磁性がありません。この合金の磁性の変態点（性質が変わるときの温度）は、温度を上げていくときと下げていくときでは500度以上も違うのです。
彼はその原因を調べようとしたときに、頭に浮かんだのがアルミニウムでした。鉄とニッケルの合金にアルミニウムをいろいろな割合に混ぜて融かし合わせたものの性質を調べました。そしてニッケル25、アルミニウム12、残り鉄という合金が最も強い磁性を示すことがわかったのです。
フェライト磁石への道を開いたOP磁石
MK磁石鋼は、その後開発された本多らの新KS磁石鋼（鉄・ニッケル・チタン合金）とともに、後のアルニコ磁石（アルミ・ニッケル・コバルトなどを原料とした磁石）の源流となりました。
同じころ、加藤与五郎と武井武が今日のフェライト磁石のもとになったOP磁石を発明しました。OP磁石は、それまでの何種かの金属の合金とは違って、鉄・コバルト混合酸化物を材料としていました。
金属の酸化物でも強い磁石になるということで、今日多量に生産されているフェライト磁石への道を開きました。
ところが、当時世界最強のサマリウム・コバルト磁石の登場で、日本が磁石王国であることは揺らいでしまいました。しかし、ネオジム磁石の登場によって日本の磁石研究は世界をリードしている状態になったのです。
（左巻 健男 ： 東京大学非常勤講師。元法政大学教授、『RikaTan（理科の探検）』誌編集長）
