Research Opportunities for UndergraduaTEs
理工学部・学部学生が最先端の研究に参加できるプロジェクト

Project lists

2017年度秋学期(今学期)
研究テーマの詳細については各教員に問い合わせてください。
長谷川 誠 准教授
TiAl系合金の熱処理による組織制御とその力学特性
参加学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に hasegawa-makoto-zyynu.ac.jp
定員 1名
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テーマ概要 高比強度・高温構造材料の候補材としてTiAl系合金が注目されてから20年以上が経過しています。近年、米国にて民間航空機用ジェットエンジンの低圧タービン部への適用が報告されていますが、未だTiAl系合金の実用化は限定的です。最も注目されているのはラメラ組織を有する(α2+γ)2相TiAl系合金であり、異なる組成や元素の添加、熱処理による力学特性の向上が試みられています。近年、ラメラ界面にβ相を析出させることによってフルラメラ組織を有するTiAl系合金の破壊靭性を向上させることが出来ると考えられています。実際、熱処理によって相を析出させたTi-45Al-10V合金においては、ビッカース圧子の押し込みによってもき裂の発生および進展が抑制できることが明らかとなっています。しかしながら、熱処理条件による相の析出状態やラメラ組織の状態は未だ十分に把握されておらず、また、組織と力学特性との対応も系統的に把握できていないのが現状です。
ROUTEにおいては、異なる組成のTiAl系合金を対象に熱処理により組織制御を行うとともに、常温での3点曲げ試験による強度評価やシェブロンノッチを導入した3点曲げ試験による破壊靱性の測定を行い、熱処理条件と組織の関係や組織と力学特性の関連について明らかにすることを試みます。
履修済みであることが望ましい科目 材料学入門、材料力学、機械加工実習
必要スキル 特に無し
廣澤 渉一 教授
アルミニウムの高剛性化を図る合金設計および熱処理方案の構築
参加学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に hirosawaynu.ac.jp
定員 1名
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テーマ概要 自動車車体の軽量化のためには、従来の鉄系材料に代わってアルミニウム合金を適用することが有効である。しかしながら、アルミニウム合金は軽量、高比強度でありながら剛性が低いという問題があり、これがサスペンションやブレーキキャリパーなどの変形が許されない部品、すなわち剛性設計が支配的な部品への適用を妨げている。一般に、単に剛性を向上させるだけであれば、部品サイズや形状を変更すればよいが、これらの部品は限られたスペースに収めなければならず、現状の弾性定数のままではアルミニウム合金に材料置換するのは困難なことが多い。したがって、もし高剛性なアルミニウム合金を開発できれば、自動車部品のみならず多くの構造部材にも適用でき、アルミニウム素材のさらなる需要拡大にもつながるものと期待される。
本研究室では自動車メーカーと共同研究を実施し、アルミニウムに亜鉛や銅、銀、リチウムなどを添加して時効処理を施すことで、アルミニウムのヤング率や剛性率が1割以上向上することを見出した。 例えば、Al-20mass%Zn-4mass%Cu合金(比重3.25gcm-3)を373-443Kで時効処理すると、時効時間の増加に伴って弾性定数が増加し、ヤング率でE=65→71GPa、剛性率でG=24→26.5GPaの剛性向上が確認された。これはCu4ZnやCuAl2などの析出物が形成するためであり、その体積率Vfと両弾性定数の間には、時効温度に依らずE=0.0169Vf2-0.0305Vf+65.3、G=0.0063Vf2+0.0041Vf+24.0の関係があることを初めて明らかにした。そのため、この弾性定数の体積率依存性を表す式を用いれば、所望の弾性定数を有する新規アルミニウム合金を開発することも可能となる。本研究では、これまでに得られたAl-Zn-Cu、Al-Zn-Ag、Al-Cu-Ag合金の剛性向上に関する知見を活かして、さらに組成や時効処理条件を最適化することで、最終的にE=80GPa、G=30GPaを大きく超える合金を開発することを目的とする。
履修済みであることが望ましい科目 熱力学
必要スキル 特になし
その他 他大学の教員や学生、企業の研究者と議論する機会を設ける予定です。世の中の役に立つ材料を創製し、ものつくりを通してぜひ自分の世界や能力を広げて下さい。
前野 智美 准教授
アルミニウム合金の温・熱間プレス成形における金型コーティングおよび潤滑剤の検討
参加学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に maeno-tomoyoshi-yfynu.ac.jp
定員 1名
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テーマ概要 自動車では環境保護を目的にハイブリッド化および電動化が進んでいます.特に,ヨーロッパにおいては内燃機関のみの自動車に関する規制が発表されており,電動化が強く注目されています.電動化においてはバッテリーを積載するため,これまで以上に自動車の軽量化が必要となります.そのため,比強度の高いアルミニウム合金の車体への採用が注目されており,これまでは航空機への採用が主であった2000系および7000系高強度アルミニウム合金の採用が注目されています.しかしながらこれらの材料は延性が低く形状凍結生も悪いため冷間でのプレス成形は難しくなっております.そこでこれらのアルミニウム合金板のホットスタンピングが検討されていますが,熱間においてはアルミニウム合金板は焼付きが生じ易く,成形において潤滑剤が必須となっています.しかしながら,潤滑剤の選定によっては成形後の耐腐食性が低下する場合があり,潤滑剤の選定は重要です.
本研究テーマでは高強度アルミニウム合金のホットスタンピングにおいて,金型表面処理および潤滑方法について検討します.
履修済みであることが望ましい科目 機械要素設計製図,機械加工実習,材料力学,加工学
必要スキル 生産加工に興味のある人,金型等の設計や製作に興味のある人
向井 剛輝 教授
コロイド型量子ドットを用いる高効率量子ドット超格子太陽電池の研究
参加学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に mukai-kohki-cvynu.ac.jp
定員 1名
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テーマ概要 本研究室では、70%以上のエネルギー変換効率が理論予測されている量子ドット超格子太陽電池を、コロイド型量子ドットで実現するための研究を行っています。量子ドット超格子とは、高均一な量子ドットを3次元的に周期配列させた構造です。また、コロイド型量子ドットとは、フラスコ中で化学合成によって作製する量子ドットのことです。これまで精力的に研究されている、エピタキシャル型量子ドットによる超格子の結晶成長は、無転位化と量子ドットの均一化が限界に達しており、ブレークスルーが求められています。我々はこれまで、コロイド型量子ドットを溶媒中でテンプレート上に沈降させて3次元配列させ、量子ドット超格子を作製する技術を研究してきました。その結果、実際に良好な量子ドット超格子が出来つつあります。ROUTEでは、このコロイド型量子ドット超格子を用いて、実際に太陽電池を実現する研究を手伝ってくれる人を募集します。有機導電膜を併用したシリコン基板上の太陽電池の試作や、最適な構造を設計するための理論計算などを手伝ってもらう見込みです。
履修済みであることが望ましい科目 特になし
必要スキル 特になし
その他 現時点で関連分野の知識を全く持っていなくても、学んでいく意欲さえあれば大丈夫です。積極的にやる気のある人を募集します。
中津川 博 准教授
熱電モジュールの実用化への検討およびその性能評価
参加学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に nakaynu.ac.jp
定員 1名
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テーマ概要 異種金属や半導体セラミックスなどのp型材料とn型材料を直列に結合した素子を熱電素子と云います。熱電素子の特徴は、熱を電気に直接変換するゼーベック効果と電流を流して一方向に冷却/加熱するペルチェ効果があります。熱電素子の魅力は、構造が単純で小型軽量、機械的な駆動部分が無く静謐であり、出力電流密度が大きいという利点が挙げられます。しかし、温度差を利用した発電である為、燃料電池や太陽電池と比較すると、エネルギー変換効率が低いという問題点があり、変換効率を向上させる為の材料開発研究が当研究室を含め世界中で繰り広げられています。具体的には、自動車への熱電応用が期待されています。マフラー、エンジン外壁やターボチャージャーからの300~650℃の排熱を熱電素子と熱交換器を用いて電力に変換して、回収した電力をバッテリーに充電しエアコンの駆動などに利用すれば、燃費改善に役立ちます。ROUTEの研究では、実際にp型とn型の熱電素子から構成される熱電モジュールの性能評価を行って、変換効率向上と実用化に繋がる研究を体験します。
履修済みであることが望ましい科目 固体電子論
必要スキル 特にありません。研究室のメンバーと一緒に新しい知識を身に付けましょう。
梅澤 修 教授
火縄銃の金属組織から推定する鋼の鍛錬
参加学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に umezawa-osamu-fvynu.ac.jp
定員 1名
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テーマ概要 火縄銃に関する著書は多いが,そのほとんどが鉄砲伝来や内部構造・機構に関するものである。近年、火縄銃の金属組織の光学顕微鏡観察と炭素量分析、残留応力X線解析などの報告がなされ、分散する非金属介在物の同定や製造法についての推定がなされるなど、科学的な視点から専門的解析が試みられている。しかし、いずれも断片的な分析にならざるを得ないことから、金属組織学および加工熱処理の検証を踏まえた工程の推測と、推測を裏付ける結晶学的解析が必要である。軟鋼と硬鋼を貼り合わせて鍛造する基本的手法を念頭に置き、火縄銃の銃身を切断して解析に供するとともに、現代の鋼を用いた折り返し鍛錬のモデル実験を踏まえ、結晶学的解析を行う。
履修済みであることが望ましい科目 金属組織学・演習Ⅰ,金属組織学・演習Ⅱ
必要スキル 機械加工,研磨・検鏡
鈴木淳史 教授
ソフトマテリアルの物性研究
参加学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に asuzukiynu.ac.jp
定員 1名
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テーマ概要 ソフトなマテリアルは、豆腐、こんにゃく、ゼリーなどの食品や、化粧品、紙オムツなどの日用品、シールド工法の止水材や免震ゴムなどの工業材料として、いたる所に使われています。ハイドロゲルやエラストマーなど、ソフトマテリアルのナノ・マイクロ構造と機能を実験により明らかにして物性制御の基礎を確立し、用途展開を探索します。
具体的には下記のテーマに取り組みます。
・物理架橋ポリビニルアルコールゲルの高機能化と応用
  <一方向凍結法と多層化による高吸水性と高強度の両立>
・凍結と乾燥の科学・技術と新しいゲル化方法の検討
・ソフトな粘弾性体への粘着テープの粘着力と剝離特性の評価
・粘着性エラストマーからのPETテープの剥離現象の解明
   <振動を伴う非単調剝離現象の発現条件と機構の解明>
・高分子フィルムの接触・剥離・摩擦帯電特性評価方法の検討
・PVA系・PS系・アクリル系フィルムの帯電特性の検討、
・ゲルなど大変形弾性体の破壊力学
・液体の表面張力に由来するソフト固体の変形とその応用
・アメーバ等の無脚生物の運動法の実験解析とモデル化
・生体高分子溶液の非線形粘弾性とその中での輸送現象
など。
履修済みであることが望ましい科目 物理化学、材料力学、高分子物理・化学などの基礎科目
必要スキル 上記の基礎科学に十分な知識があり、材料の作製や実験解析などに興味がある方