物質 | 無機材料工学 | 5年・通年・選択・学修2単位 | |
担当教員 | 砂金 孝志 | 連絡先 | |
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講義の概要 | 現在の先端技術は、材料の開発によって支えられているといっても過言ではない。ここでは、代表的な無機系材料である金属(前期)と、最近目覚ましい発展を遂げているセラミックス(後期)の基礎をできるだけ化学の言葉で平易に解説する。 | ||
到達目標 | 1.代表的な結晶構造、ミラー指数、状態図が理解できるようになること。 2.構造、状態図、バンド理論などを基に、金属やセラミックスの性質が理解できるようになること。 |
日程 | 授業項目 | 理解すべき内容 | 理解度 (1~4) | |
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前期 | 第1週 | 1.金属の採取 ・乾式製錬 |
鉱石から乾式製錬までを理解する。 | |
第2週 | ・湿式製錬 | 湿式製錬を理解する。 | ||
第3週 | 2.金属および合金 ・結晶構造(1) |
単位格子、七つの結晶系、ブラベ格子、ミラー指数などを理解する。 | ||
第4週 | ・結晶構造(2) | 金属の最密充てん構造などを理解する。 | ||
第5週 | ・金属の融解、凝固 | 金属の融解、凝固、結晶粒の大きさなどについて理解する。 | ||
第6週 | ・塑性変形 | 結晶のすべり、転位の移動から塑性変形を理解する。 | ||
第7週 | (中間試験) | |||
第8週 | ・金属の諸性質 | 金属の電気的性質、熱的性質を理解する。 | ||
第9週 | ・合金 | 二成分系合金の状態図を理解する。 | ||
第10週 | ・金属材料の強化 | 金属の強化法について理解する。 | ||
第11週 | ・鉄鋼材料と非鉄金属材料 | 鉄鋼材料と非鉄金属材料の種類と用途について理解する。 | ||
第12週 | 3.腐食 ・液中における金属の挙動 |
溶液中での金属の挙動を理解する。 | ||
第13週 | ・腐食機構 | 腐食の機構を理解する。 | ||
第14週 | ・腐食の形態 | 腐食の形態と防食技術について理解する。 | ||
第15週 | (期末試験) | |||
第16週 | 総復習 | |||
後期 | 第1週 | 1.序論 ・セラミックスとは |
セラミックスの定義、材料の中での位置付けなどを理解する。 | |
第2週 | 2.セラミックスの構造 ・化学結合 |
イオン結合、共有結合などを理解する。 | ||
第3週 | ・配位数、結晶構造 | 配位数、イオンの充てん方式からみた結晶構造を理解する。 | ||
第4週 | ・焼結体構造 | 焼結体の構造などを理解する。 | ||
第5週 | 3.セラミックスの反応 ・製法 |
単結晶、粉体、薄膜の製法を理解する。 | ||
第6週 | 4.セラミックスの物性 ・熱的性質(1) |
融点などの熱的性質を理解する。 | ||
第7週 | (中間試験) | |||
第8週 | ・熱的性質(2) | 熱伝導性や熱膨張率を理解する。 | ||
第9週 | ・絶縁体 | バンド理論、価電子帯、伝導帯などを理解する。 | ||
第10週 | ・半導体(1) | 真性半導体、n型半導体、p型半導体などを理解する。 | ||
第11週 | ・半導体(2) | フェルミ準位、p-n接合、太陽電池、半導体レーザなどを理解する。 | ||
第12週 | ・誘電体(1) | 誘電体の種類と誘電分極の機構を理解する。 | ||
第13週 | ・誘電体(2) | 圧電体、焦電体、強誘電体について理解する。 | ||
第14週 | ・磁性体 | 強磁性体、反強磁性体、フェリ磁性体について理解する。 | ||
第15週 | (期末試験) | |||
第16週 | 総復習 | |||
学習教育目標 | A,Bに対応 | 達成項目 | 本科イ)、ロ)に対応 | JABEE 認定基準 |
(A-2),(B-1),(d)-(1)に対応 |
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教科書・参考書 | 教科書:小原嗣朗 「基礎から学ぶ金属材料」、柳田博明 「セラミックスの化学」(丸善) 参考書:塩川二郎 「入門無機材料」(化学同人) | ||||
評価方法及び 合格基準 |
成績の評価は、定期試験の成績80%、およびレポートの成績20%で行い、合計の成績が60点以上の者を合格とする。 | ||||
学生へのメッセージ、 予習・復習について |
興味をもった分野については、各自図書館などにある専門書でさらに勉強して下さい。 講義ノートの内容を見直し、理解不十分なところがあれば教科書やプリントで調べたり、教員に聞くなどして解決してください。課題が出された場合には、期限までに完成し提出してください。講義で示した次回予定の部分を予習しておいてください。 |