なんちゃって水晶仮晶を室内で形成する
鉱物とは，wikipediaによると，
地質学的作用により形成される、天然に産する一定の化学組成を有した無機質結晶質物質
と書かれています．
先日，3Dプリンタと低融点金属を使って，なんちゃって水晶仮晶を地質学的作用を用いずに形成したので，その理由と方法についてまとめました．
まず，水晶（石英）にいてどの程度ご存知でしょうか．
地殻に最も多く含まれるケイ素を主成分とすることから，石英は最も一般的な鉱物と言えるでしょう．安定度の高い圧電体でもあることから，時計やスマホ・通信などにも広く使われているので，一度も見たことがない人は，そうそういないのではないかと思います．
これが結晶化すると水晶と呼ばれ，六方晶系・三方晶系に分類される結晶構造ととります．みなさんもご存知の，6角柱状のあれです．
条線と3Dプリンタの関係
水晶に限らず，結晶化した鉱物には条線が見られることがあります．これは水晶の場合は柱面に現れ，水晶の場合は６角柱の６角形面同士を結ぶ線分とは垂直に形成されます（=晶帯と平行）．
岩石でいう条線とは異なり，鉱物での条線は，結晶の成長が広がる方向（水晶の場合は，六角形を大きくする方向）と伸びる方向（六角形面同士を結ぶ線分が長くなる方向）の成長速度にある程度差が生まれた際に，その時形成されている柱面にその速度の差が段のように形成されることによって生じます．
なるべく厳密に書きましたが，要は，太くなる速度が遅いと，その前後で柱面の太さが若干変化する，それが線のように見えているということです．
で，この条線，3Dプリンタの印刷物に見える，積層ピッチそのものですよね？
時間連続的に積み上げるわけでなく，ノズルが一本しかないので離散的にならざるを得ない３Dプリンタの造形方法はまさしくこの条線を表しているのです．
すなわち，3Dプリンタを使えば，明瞭な条線をもつ水晶がつくれるわけです．
実際，この気づきが今回の作品のきっかけになりました．
仮晶
ご存知かもしれませんが，そうでない方のために説明すると，鉱物の世界では仮晶という現象があります．
これは，鉱物の結晶構造が保ったまま，結晶を構成する原子や化学式が別のものに置換される現象です．
有名なところだと，オパール化したアンモナイトなどはショップや博物館などでも見た事があると思います．
wikipediaにある黄鉄鉱仮晶がだいぶ綺麗な写真ですが，より一般的にわかりやすいであろう，水晶に置換された方解石仮晶の写真URLを貼っておきます．
方解石だった水晶 - iStone
ご存知の通り，方解石は菱面平行六面体として形成されることで有名ですが，上の写真ではその形を維持したまま水晶に置換されてしまっています．あはれなり．
色々な仮晶があり，下記URLのように通販もされています．
仮晶(カショウ) Pseudomorph
水晶仮晶
ケイ素が多いからなのが，水晶に置換された鉱物は多いですが，私が調べた限りでは水晶からべつのものに置換された例は見つけられませんでした．ご存知の方がいたら教えてください．
低融点金属
MONOTAROで先日，低融点金属が安く手に入ることを知りましたこんなに安く手に入るんですね，びっくり
低融点金属 ケニス その他学童用実験器具・実験用品 【通販モノタロウ】 Uアロイ70P〜
Uアロイというアサヒメタル製造の合金で，Uは”湯”で融けるかららしいです．日本製ということがよくわかります．
鉛・カドミウムフリーもあるらしいですが，私が購入した製品はCd，Bi，Sn，Pbの合金らしいです．
取り扱いには注意しましょう．
水晶仮晶を形成する（物品）
必要なものは以下の通り
- 3Dプリンタ・樹脂
- Uアロイの融点が70度なので，ABS, PLAどちらでも良い．
- Uアロイ 50gx5個 （=1袋）
- 私の作例では４個で足りました
- 湯煎用鍋
- 雪平鍋を使いました．万能です
- ガラス瓶
- Uアロイを融かすのに使用．Pb含有のため蓋付がbetter
- 軍手
- ガラス瓶を安全にもつため．
- キッチンペーパー
- Uアロイ作業場所 & ガラス瓶の水気を拭うため
- ハンマー，ニッパ，ラジオペンチ，超音波カッターなど
- 鋳型の破壊に使います．壊せ壊せ壊せ！！私は昔鉱物用に買ったEstwingのロックピックハンマーを使いましたが，このように先の尖ったものの方が作業性は良いと思います．
水晶仮晶を形成する（手順）
- サポート材なしで鋳型を印刷します．私の場合は，フリー素材で水晶のSTLを探してきて，TinkerCadで読み込み，立方体をくり抜くことで鋳型を作りましたが，まるまる立方体で覆うと破壊のプロセスで苦労したので，下半分だけ立方体にするとか，ところどころきれこみを入れるなどして，樹脂の節約と破壊のし易さを追求すると時間も短縮できてbetter．
なお，このファイルのURLを以下に貼っておきます．
3D design Crystal | Tinkercad
- 印刷が終わったら，Uアロイを融かしていきます，料理にも使う鍋を使用する場合は，ガラス瓶に蓋をした方が安全かもしれません．私は蓋せずにやりました．溶けはじめはものすごく臭いので，臭気を吸わないようにして，換気もしましょう．この時，軍手を二重にしてはめておくとガラス瓶をつかめます．私はふり混ぜながら融かしました．当然ですが，一度融解が始まったら振った方が速いです．
- 全部溶けたら，ガラス瓶を取り出し，軍手が濡れないように瓶の周りの水気を拭ってから鋳型に流し込みます．この時，樹脂と金属を剥離しやすいように何か手を講じた方が良いです，油を塗る，石膏粉をまぶすなどを考えていますが，効果的かどうかはわかりません，
- 固まるのを待ちます．融点低いので冷めるのも速い気がします．私は2hくらい放置しました．
- 解体します．オススメはニッパで切り込みを入れながらハンマーの尖端を打ち込み外径を破壊し，金属に近づいてきたらニッパと超音波カッターで頑張る方法です．
- 飾ります．
- 3Dプリンタの積層ピッチがいい感じに条線を表現してくれていますね！これで金属に置換された水晶仮晶の完成です！
以上です．
鉱物好きな人が増えてくれたら嬉しいなと思って作りました．
