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

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2019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
マグネシウム合金の結晶配向制御による変形能の向上
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  一般に、マグネシウム合金は実用合金中で最も軽量な合金として知られています。主なマグネシウム合金の結晶構造はhcp構造で、比較的強度は高いものの室温での塑性加工性に乏しいとされています。一方、マグネシウムにリチウムを添加したMg-Li合金は、リチウムを30mol%以上加えることで、hcpの結晶構造からbccへの結晶構造と変化させることができるため、超軽量で室温での塑性加工性に優れた合金となることが知られています。そのため、hcp構造を有するマグネシウム合金では、室温延性の改善のための組織制御が求められ、また、Mg-Li合金においても、より良い加工性のための組織制御が求められています。また、結晶の向きによっても塑性変形能力が異なるため、結晶配向(集合組織)の制御も求められています。特に、結晶構造が常温にて同じ鋼との関連から、(111)面が圧縮した面に平行となっていることが望まれると考えています。
 本研究では、圧延や単軸圧縮変形による結晶の配向を調べるとともに、その後の熱処理により生じる「静的再結晶」での組織および集合組織変化を実験的に検討していきます。また、それらの材料を対象に引張試験を行い、組織や集合組織が引張強度や伸び、深絞り加工の指標となるr値に与える効果を調べていきます。
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 特にありません。
廣澤渉一 教授
実験および計算科学を併用したNi-Al-V系合金の微視的組織ならびに相分解挙動の解明
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  ジェットエンジンのタービンブレードなどに用いられているNi基超合金は、耐熱性や耐高温酸化性に優れており、航空機のエンジン効率のさらなる向上のためにも、その耐用温度をさらに高めることが求められている。Ni-Al系合金は、母相である-Ni相(fcc構造)中に立方体状に析出したγ'-Ni3Al相(L12構造)が、転位のすべり運動の障害物として働くために優れた高温強度を発現し、さらに強度の逆温度依存性を示すことも報告されている(すなわち、~600℃まで強度が低下しないばかりか、かえって~800℃の方が強度に優れる特異な性質を有する)。
 本研究では、Vなどの第三元素を添加したNi-Al系合金の微視的組織ならびに相分解挙動の詳細を、実験および計算科学を併用して明らかにすることを目的とする。具体的には、
1.Ni-Al-V系合金で形成するγ'-Ni3Al相やNi3V相(D022構造)、逆異相境界(APB: anti-phase boundary)などの微視的組織の観察(透過型電子顕微鏡法)
2.その微視的組織の形成過程を推定するための状態図計算(Calphad法)
3.微視的組織の形成過程の素過程を再現するシミュレーションモデルの構築(モンテカルロ法またはフェーズフィールド法)
を行うことを計画している。
 なお、本研究は機器分析評価センターの谷村 誠先生と共同で行う予定であり、今期終了後も引き続き本テーマにてROUTEに参画、または卒業論文として研究継続を希望する学生を歓迎したいと思います。
履修済みであることが望ましい科目 熱力学、金属組織学・演習I, II(ただし、1, 2年生はこれから履修すればOKです)
必要スキル 特に必要ありませんが、実験だけでなく、計算機シミュレーションにも興味がある学生が望ましいです。
その他 谷村先生以外にも、他大学の先生や学生、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、是非ものつくりを通して自分の能力を高めて下さい。
前野 智美 准教授
屈防止ジグを用いた鋼板の面方向圧縮を用いた部分増肉ホットスタンピングにおける導入ひずみが焼入れ硬さに及ぼす影響の調査
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 自動車では衝突安全性と軽量化を両立するために,超高張力鋼部材の車体への採用が増えています.しかしながら,超高張力鋼板は強度が高いためスプリングバックが大きく,延性も低いためプレス成形が非常に難しくなっています.そこで,超高張力鋼部材を形状凍結性良く成形できる技術としてホットスタンピングが注目されています.900°C程度に加熱した焼入れ用鋼板をプレス成形するとともに,金型で数秒挟み込んで急冷することによって金型内で焼入れによる高強度化します.ホットスタンピングでは引張強さで1.5GPa相当の部材がスプリングバックなしで得られます.
ホットスタンピングではさらなる軽量化のために,焼入れ部分の制御や板厚の異なる材料を用いたテーラードホットスタンピングなどが開発され,自動車に適用されている.本研究室では成形中に部分的な増肉を行う部分増肉テーラードホットスタンピングを開発している.このホットスタンピングでは増肉だけでなく,オースフォームによる組織微細化で高強度化も可能になっている.導入ひずみと得られる硬さの関係を調査するために,座屈防止ジグを用いて鋼板の面方向圧縮を行う.
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研究を行っています(下図)。量子ドット超格子とは、高均一な量子ドットを3次元的に最密充填した構造です。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直径5nm程度の半導体微結晶のことです。これまで精力的に研究されてきた、エピタキシャル型量子ドットを用いた超格子の製造方法は、結晶の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。現在、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、実際に太陽電池を試作する研究を手伝ってくれる人を募集します。グローブボックス中での太陽電池の試作や、最適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。
中尾 航 教授
貝殻の構造を模倣した新たな強化プラスチック材料の開発
参加学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に Nakao-wataru-hyynu.ac.jp
定員 1名
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テーマ概要 これまでの強化プラスチックは、炭素繊維やガラス繊維などの強化相を複合することにより、母材であるプラスチックを大幅に超える強度を有する材料を創出してきた。
しかしながら、天然の素材はむしろ自分よりも弱い(もいくは軟らかい)物質を複合することにより強化されている。例えば、貝殻は、リン酸カルシウム系の高強度な物質の間をたんぱく質相が間を埋めることで極めて強い材料となっている。その結果、オウム貝などは、貝殻の中を1気圧に保ったまま、深海800mまで潜水することが可能である。
本研究では、硬質な熱硬化性樹脂と軟質な熱可塑性樹脂を組み合わせることで、一般的な複合則を超える新たな強化プラスチックの創出を目指す。具体的には、両相の弾性率比、積層厚さ比などのパラメータを変化させた試料を試作し、強度測定および破壊挙動を調査し、目的とする材料を創出するとともに、強化機構を構築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 材料学入門
必要スキル 特になし
中津川 博 准教授
熱電素子を付与した金属屋根の温度差発電の検討とその性能評価
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を特徴とします。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、石油・石炭・ガスなどの一次エネルギーの内、環境に放出されている66%の廃熱を回収する技術として注目を集めています。特に、廃熱の多くは40~200℃の熱エネルギーであり、現状の技術では再利用困難とされ、廃棄されているエネルギーを熱電素子で電気に変換し廃熱の一部を再利用する技術は、持続可能社会を構築する上で鍵になると考えられます。ROUTEの研究では、熱電素子を付与した金属屋根を用いて、実際に、室内外の温度差から熱電発電し、その性能評価の研究に参画します。
履修済みであることが望ましい科目 固体電子論, 統計物理学, 電磁物性
必要スキル 座学・学生実験で身に付けた技術・知識のみで十分です。
大竹 充 准教授
磁性合金エピタキシャル単結晶薄膜の形成と構造制御技術の研究
参加学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に ohtake-mitsuru-ytynu.ac.jp
定員 1名
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テーマ概要 エネルギー消費拡大に伴い、地球温暖化が深刻な問題となっており、今後、エネルギーの効率的利用が必要不可欠となってきます。本研究室では、磁性を中心とした材料をナノから原子レベルで構造制御した状態で作製することにより、材料が潜在的に持つ性質を引き出し、また、磁気的相互作用や電子スピン状態の制御を行っています。そして、
・モータやトランスなどのエネルギー変換機器の高効率化を実現する材料
・低消費電力の次世代メモリ・ストレージで情報記録を担う材料
・IoT機器のワイヤレス化を実現する発電デバイスで活用される材料
などの開発に取り組んでいます。ROUTEでは、超高真空仕様の材料形成装置を用いて、これらの応用で用いるための磁性合金材料の単結晶薄膜の形成技術と構造制御技術に関して研究を行います。
履修済みであることが望ましい科目 物理および化学の初歩的な知識があることが望ましい。
必要スキル モノづくりに興味があること
鈴木淳史 教授
ハイドロゲルを用いた生体質感モデルの作製
参加学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に asuzukiynu.ac.jp
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テーマ概要 ハイドロゲルの持つユニークな性質を医療や医工学分野での実用に供するために、安価で安全性の高いポリビニルアルコール(PVA)ゲルを用いて、ゲルの持つ質感(触感としての荒さ・硬さ・滑らかさなど)を自由に制御するために、材料工学の観点からその基礎を築くことを目的とする。
工業材料分野では、これまでに製品に触感という新たな付加価値を付与する技術が多数開発されてきたが、膨潤ゲルを対象として様々な質感を考慮した素材開発は見当たらない。本研究では、これまでに報告されているPVAの多様なゲル化方法の複合化により、様々な質感を持つ物理架橋PVAゲルを作製する。さらに、網目の構造安定性の向上のために化学架橋点を導入して、ゲルの膨潤比・力学強度・摩擦係数の3つの基礎物性の制御方法を検討し、官能試験の結果と比較して質感との相関を調べる。実験データをゲルの基礎科学に基づいて解析し、医用材料分野におけるゲルの生体質感モデルの開発などの実用研究を先導する提案を行うことを目的とする。
履修済みであることが望ましい科目 物理化学、材料力学、熱学・統計力学など、工学系の基礎科目
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
田中良巳 准教授
ソフトマテリアルの観点から見る樹木の形と変形
参加学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に tanaka-yoshimi-vmynu.ac.jp
定員 1名
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テーマ概要 樹木,とくに,枝葉の部分の振動モードの解析をするとともに,各部位の粘弾性測定をおこない,振動減衰の機構を実験的に明らかにする.
研究の学問的背景は以下の通りである.木のデザイン(外部形態および組織)は,その出現以来数億年にわたる進化の産物であり,自重を支える力学構造としても,また,水分や養分を個体全体に配分する輸送系としても,理にかなったものである。特に,枝は木の形に地表に沿う方向への広がりを与え,それから発生する葉たちが全体として効率的に光を受けることを可能とする。 一方で,こうした枝葉の有り様は,雨・風・雪などによる余剰の力学的負荷を枝自身や幹に強いることになる。各個体の非常に長い寿命を考慮するならば,木のデザインにはこうした長期にわたる力学的擾乱を上手に受け流すことで,疲労破壊による倒壊等の致命的な事象を回避する秘訣が備わっている事は確かであろう。
こうした木のデザインの力学的意義を,従来の関連研究におけるような構造力学的視点に加え,「枝構造のネットワーク解析」,「枝ごとの振動モードの違いとその相互作用」,「粘弾性体としての葉部の粘弾性特性」をキーワードに探求する.
履修済みであることが望ましい科目 大学1年生で習う物理と数学.とくに力学と微積分・線形代数.
必要スキル パソコンの操作になれていることが望ましいが,必要なスキルは始動する.
梅澤 修 教授
炭素の存在状態が異なる炭素鋼の加熱にともなう鋼中炭素の存在状態評価
参加学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に umezawa-osamu-fvynu.ac.jp
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テーマ概要 微小球反発硬さ試験は、特定の物性値や化学状態を直接的に分析する手法でないものの、評価数値と材料の物性との関係を対応づけることができれば、オンサイトで動的に硬さの簡易的評価が可能となる。ナノインデンテーション試験やビッカース硬さ試験などの押込み試験法と異なり、塑性変形の影響を無視できる測定方法であることから、材料の弾性的性質をより正確に反映できる。さらに、一般的な硬さ試験に比して剛性の変化を拡大して(高分解能で)捉えられることから、鋼中の炭素の拡散や存在状態のような材料の温度等による構造変化を動的に捉える実験方法への適用が期待できる。その実現ためには、その場測定における材料の環境擾乱因子を排除する測定環境の開発と、測定値のキャリブレーションや一般的な硬さ試験との対応関係など、指標として用いる上での裏付けを得ることが必要である。
本研究は、極低炭素鋼時効材、炭素の存在状態が異なる炭素鋼を用い、加熱にともなう鋼中炭素の存在状態を微小球反発硬さ試験により評価して検討を行う。
履修済みであることが望ましい科目 金属組織学I、金属組織学II