エルビウムの代表的な用途｜将来性についても解説
hetcr6y7- 「エルビウムってどんな金属なの？」
- 「どこで使われていて、何に役立っているの？」
こうした疑問に答える記事です。
この記事でわかること
- エルビウムの性質や元素としての特徴
- 医療や通信で使われている代表的な用途
- 供給リスクと将来の需要動向
エルビウムは、レーザー治療や光ファイバー通信に欠かせないレアアースです。素材としてはあまり注目されないかもしれませんが、現代社会のあちこちで活用されています。
金属の役割なんてあまり意識しないですよね？でも、身のまわりの技術や製品の裏には、こうした希少な資源の働きがあります。
この記事を読むことで、エルビウムがなぜ必要とされ、どんな分野を支えているのかがわかります。未来に向けた供給の課題やリサイクルの動きにも触れているので、知識としても役立ちます。
科学や資源に興味がある方は、ぜひ最後まで読んでみてください。
この記事の監修者
藤原 弘一
1986年（有）藤原鉄工所（現フラスコ）入社、1992年代表取締役就任。
時代のニーズに適合した最新鋭設備と長年蓄積した職人技的加工技術を融合させ、顧客の信頼を築いた会社。
保有資格：司法書士、行政書士、宅地建物取引主任者、2級小型船舶、4級無線技士
目次
エルビウムとは？元素の基礎知識
エルビウムは、レアアース（希土類元素）の一種に分類される金属元素です。主にレーザーや光通信の分野で活用され、特有の性質を生かした用途が数多く存在します。
エルビウムの元素記号・原子番号
エルビウムの元素記号は「Er」、原子番号は68です。周期表ではランタノイド系列に含まれており、化学的には比較的安定した性質を持ちます。
この元素はスウェーデンのイッテルビー鉱山で見つかった鉱物から名付けられました。同じ鉱山に由来する元素名には、イットリウム（Y）、テルビウム（Tb）、イッテルビウム（Yb）などがあります。これらはすべてレアアースの仲間です。
エルビウムは単体で自然界に存在することは少なく、通常は他のレアアース元素と混ざった鉱石から精製されます。資源としては中国やアメリカ、インドなどが主要な産出国です。
元素記号「Er」と原子番号68を押さえておくと、科学技術や素材分野における知識の理解が深まります。
希土類元素のひとつとしての特徴
エルビウムは希土類元素（レアアース）17種の中に含まれ、ランタノイド系列に属しています。希土類という名前ですが、実際には地殻中に一定量含まれており、金や白金より多い場合もあります。
希土類元素の共通点は、光・電磁波・熱などに対する反応が特徴的なことです。エルビウムも例外ではなく、特定の波長の光を効率的に吸収・放出する性質を持っています。この特性が、医療用レーザーや光通信機器に活かされています。
また、化学的には酸化しやすく、空気中でゆっくりと変色する性質があります。単体では銀白色ですが、酸化エルビウムは薄いピンク色を帯びることで知られています。
エルビウムは、他のレアアースと同様に高機能材料としてさまざまな分野で活用される土台を持っています。
ピンク色の酸化物など物理的な性質
エルビウムは、酸化すると淡いピンク色の酸化物「酸化エルビウム（Er₂O₃）」になります。この色味を活かして、ガラスや陶磁器の着色剤として利用されることがあります。高級感のある淡いピンクは、美術品や光学素材などで評価されています。
金属としてのエルビウムは、比較的柔らかく延性があり、加工しやすい性質を持ちます。融点は約1,529℃、沸点は2,868℃で、熱にも比較的強い金属です。また、磁性体としての特性もあり、低温では反強磁性を示すことが確認されています。
さらに、中性子を吸収しやすいという性質から、原子炉の制御材として使われるケースもあります。これは、エルビウムが安定的に中性子を取り込む能力を持っているためです。
このように、酸化による色彩の特徴だけでなく、熱・磁気・核反応といった物理特性が複合的に活用されています。
エルビウムの代表的な用途5選
引用：Er : エルビウム
- 医療用レーザー（皮膚科・歯科など）
- 光ファイバー通信（増幅器への利用）
- ガラスやセラミックスへの着色
- 核反応制御材
- その他（合金添加・蛍光体など）
順番に解説します。
① 医療用レーザー（皮膚科・歯科など）
エルビウムは医療レーザーの分野で重要な役割を担っています。
なぜなら、水への吸収率が高く、熱影響を周囲に与えにくいためです。
例えば、エルビウムYAGレーザー（波長2940nm）は皮膚の浅い層に作用し、しみ・しわ・ニキビ跡の治療に使われています。
歯科分野では、虫歯除去や根管治療で歯を削る際にも使用されており、痛みや振動が少ないため患者の負担が減ります。
熱の拡散を最小限に抑えた処置ができることから、肌や歯にやさしい治療が可能です。
② 光ファイバー通信（増幅器への利用）
光ファイバー通信では、エルビウムは長距離伝送の品質を支える材料です。
通信信号は距離に応じて弱まりますが、その信号を途中で増幅するために使われます。
具体的には、エルビウム添加光ファイバー増幅器（EDFA）が使用されています。
これは、エルビウムをドープ（添加）した光ファイバーに980nmや1480nmの励起光を当て、1550nm帯の通信信号を増幅する仕組みです。
現在の光インターネット網では、この技術がなければ安定した長距離通信は成立しません。
③ ガラスやセラミックスへの着色
エルビウムは、美しい発色が特徴の着色剤としても利用されています。
特に酸化エルビウムは、淡いピンク色を呈することから、装飾用ガラスや高級セラミックに使われます。
具体的な例としては、クリスタルガラスの花瓶やワイングラス、セラミック製の歯科材料などがあります。
金属イオンによる着色の中でも、エルビウムは発色が安定しており、紫外線や熱による色あせが起きにくいのが利点です。
高級感を演出するための材料として、工芸品や医療用器具の見た目にも活用されています。
④ 核反応制御材
エルビウムは、原子炉の運転を安定させるための制御材としても使われます。
中性子を吸収する性質があるため、核分裂の進行を調整することができます。
特に、軽水炉における制御棒や燃料ペレットに微量のエルビウムを混ぜることで、反応の暴走を防ぎます。
たとえば、エルビウムを酸化物の状態で混入させたウラン燃料は、初期の出力過剰を抑制し、出力分布を均一に保つ役割を果たします。
安全性と効率性を両立させるために、エルビウムは原子力分野でも評価されています。
⑤ その他（合金添加・蛍光体など）
エルビウムは、特殊合金や蛍光材料としても利用されています。
理由は、電気的・光学的な特性が他の元素と組み合わせることでさらに向上するからです。
具体的には以下のような用途があります
- 高温に強いニッケル基合金への添加
- 赤外線レーザー用の蛍光体やガラスの成分
- 磁性材料の調整剤（磁気特性の改善）
合金添加により耐食性や機械強度を向上させたり、蛍光体として特定波長での発光に使われたりしています。
エルビウムは目立たないながらも、素材の性能を支える裏方として多用途に使われています。
エルビウムの供給状況と将来性
エルビウムは供給の大半を中国に頼っており、将来の安定供給には課題が多く残されています。持続可能な利用のためには、新たな供給源やリサイクル技術の確立が求められます。
中国依存と供給リスク
エルビウムの主な生産国は中国で、世界の供給量の約7割以上を占めています。つまり、中国の政策や輸出制限が市場に与える影響は非常に大きいです。
このような状況が続くと、価格が不安定になったり、特定の国や企業が必要な量を確保できなくなるおそれがあります。現に2010年、中国がレアアースの輸出を一時制限したことで、世界中で供給リスクへの関心が高まりました。
特定国への依存は長期的に見て大きなリスクです。資源の安定確保を目指すうえで、多様な供給源の確保が求められています。
リサイクルと代替材料の研究
安定供給のためには、使用済み製品からのエルビウム回収が重要です。現在はスマートフォンや通信装置などの電子廃棄物からのリサイクル技術が注目されています。
例えば、日本では使用済みのEDFA（エルビウム添加光ファイバー増幅器）からエルビウムを回収する試みが進んでいます。これにより、資源を国内で再利用し、輸入依存を少しでも減らすことが期待されています。
また、代替材料の研究も進められています。特に光通信分野では、エルビウムの代わりにテルビウムやプラセオジムなどの元素を利用する新技術の開発が進んでいます。
こうした取り組みは、長期的に安定供給の実現につながる可能性があります。
今後の需要動向と市場予測
エルビウムの需要は今後も増加すると予測されています。背景には、次のような産業の成長があります。
- 光ファイバー通信の高速化とインフラ拡充
- 美容医療分野でのレーザー治療の普及
- 再生可能エネルギー設備や電気自動車の拡大
例えば、5G通信やIoTの発展により、光通信装置の生産は世界的に加速しています。これに伴い、エルビウムを含むEDFAの需要も比例して高まっています。
一方で、資源価格の上昇や地政学的リスクも需要の推移に影響を与える要因です。供給と需要のバランスが崩れると、価格が急変し、産業全体に影響を及ぼす可能性があります。
中長期的には、環境負荷の低い採掘や再利用技術の進展が、市場の安定に大きく貢献すると考えられています。
まとめ
最後にもう一度、エルビウムに関する重要なポイントを整理しておきましょう。
- エルビウムはレアアースに属する金属で、レーザーや光通信に使われている
- 酸化エルビウムは淡いピンク色を示し、ガラスやセラミックの着色にも活用されている
- 医療や通信、原子力、合金など多くの産業で用途が広がっている
- 世界の供給は中国に大きく依存しており、リスク分散が課題となっている
- 使用済み製品からの回収や代替材料の研究が進んでおり、今後の需要も拡大が予想されている
エルビウムは、目立たないながらも現代社会を支える重要な資源です。
身近な製品や技術の背景には、こうした素材の存在があります。
この機会に、素材の仕組みや背景を深く知る第一歩を踏み出してみましょう。
科学技術の裏側にある素材の力を理解することで、学びがより立体的になります。
あなたの探究心が次の知識につながるきっかけになればうれしいです。
株式会社フラスコでは、昭和48年の創業依頼、一般産業用機械部品の設計・製作・組立をはじめ、チタンやタングステン、ジルコニウムなどの金属加工を行なってきました。
時代にニーズに合わせ、最新鋭の設備と創業から約40年間培った、難削加工を可能とする職人の加工技術で様々な製品を生み出しています。
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