じゃんけん：粉砕とサンプル調製が私たちの日常生活に与える影響

材料は主に、私たちの安全または環境の安全を確保するため、そして製品の性能を向上させるために粉砕されます。特定の材料に用いられる分析方法の多くは、試験を行う前に材料全体を粉砕する必要があります。例えば、人体に有害となる可能性のある化学物質や、健康に役立つ医薬品の有効成分の試験などが挙げられます。また、他の製品では、粒子のサイズ、粘稠度、さらには形状が、例えばデバイスに使用されるバッテリーなどの材料の性能に影響を与えることがあります。

これらの製品には、私たちが接触したり、最終的には廃棄されたりする数多くの物理的な物品が含まれます。例えば、私たちが毎日口にする食品、衣類、飛行機、電車、自動車で触れる様々な素材、携帯電話の素材、子供のおもちゃの素材、家やオフィスの建設に使われる素材などです。私は30年近く様々な科学研究に携わってきましたが、私たちが当たり前のように使っているこれらの日用品が、製粉工程を通してどのように作られ、安全に保たれているのかを知ると、今でも感銘を受けます。

科学会議でこれらの原則のいくつかを共有すると、どの粉砕方法を使用するべきかというアドバイスを求められることがよくあります。私たちが育った「じゃんけん」という遊びの中に、示唆に富むヒントがあることに気づきました。例えば、紙などの植物由来のサンプルの粒子サイズを小さくするには、はさみを使います。一方、岩を砕くには、紙では不十分で、ハンマーを使います。

多くの食品、ポリマー、繊維などの柔らかいまたは繊維状の材料は、鋭利な刃を備えたミルを用いて切断またはスライス機構によって効率的に加工されます。鉱物、金属、セラミック、ガラスなどの硬い材料は、直接的な衝撃力（例：ボールやハンマーによる打撃）、または摩擦力や圧縮力（例：乳鉢と乳棒）によって効率的に粉砕されます。

モルタルグラインダー PULVERISETTE 2:
圧力と摩擦、モルタルボウルと乳棒を使用

プラネタリーミル PULVERISETTE 5 プレミアムライン：
粉砕ボールの高エネルギー衝撃による粉砕

可変速ローターミル PULVERISETTE 14 プレミアムライン：
衝撃、せん断、切断粉砕を1台で実現

いくつかのミルは、これらの異なる物理的メカニズムを複数組み合わせています。私のお気に入りの例は、重力の95倍に相当するエネルギーレベルを生み出す遊星ボールミルです。この遊星ボールミルは、ナノ粒子や全く新しい化合物の生成に使用できます。

粉砕対象となる材料の物理的特性と化学的特性の両方を理解することが重要です。また、粉砕する理由、サンプル量、1日あたりのサンプル数、分析に必要な最終的な粒子サイズの範囲など、アプリケーション固有のパラメータについても十分に理解しておく必要があります。

はい、その通りです。不適切な粉砕システムを使用した場合、おそらく最大のリスクは、サンプルの物理的または化学的特性が変化する可能性があることです。その結果、不良データ、あるいは材料全体を代表しないデータが生成されます。粉砕機がサンプルの化学的特性を変化させた場合（例えば、制御されていない温度上昇の結果）、例えば、食品に農薬が含まれていないことを確認する試験や、医薬品の有効成分が適切な濃度であることを確認する試験において、危険な結果が生じる可能性があります。粉砕機によってこれらの化合物の一部が消失した場合、得られる結果に誤りが生じ、深刻な事態を引き起こす可能性があります。

物理的特性の異なる混合材料を含むサンプルは、粉砕が困難になる可能性があります。サンプルの各サブコンポーネントを粉砕するには、それぞれ異なる物理的メカニズムが必要になる場合があります。携帯電話は、さまざまな種類の材料が小さなパッケージに組み合わされているため、良い例です。こうした時折の困難はさておき、私たちは出会ったより興味深く記憶に残るサンプルを思い出す傾向があります。これには、骨、乾燥コオロギ、犬のおやつなど、多種多様なものが含まれます。また、様々な材料を新しい方法で組み合わせて新しい物質を作り出すこともあります。このような物質は、宇宙旅行の過酷な条件にも耐えられるかもしれません。