- 2023年度・秋学期（来学期）
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- 梅澤 修 教授
折り返し鍛錬による組織形成 -
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 3年：１名、２年：１名、１年：１名 テーマ概要 日本刀やDamascus刀は、層状組織や特徴的紋様で知られる。折返し鍛錬材の方が高い靱性を有するが、結晶粒および破面単位の寸法が折返し鍛錬材の方が小さいことから判断すると、主に結晶粒の大きさ、あるいは結晶方位分布の違いが、靱性に影響していると考えられる。本研究では、再建された薬師寺大講堂などに用いられたSLCM鋼（0.08%C）の鍛造材および折り返し鍛造材について、それらの集合組織解析、X線ラインプロファイル解析による転位分布推定を行い、変形への影響について考察する。
参考文献：梅澤修, ふぇらむ, 6 (2001), 805-809.
履修済みであることが望ましい科目 金属組織学Ⅰ - 大竹 充 准教授
エネルギーに関わる磁性・スピントロニクス材料の形成と評価技術に関する研究
※ 企業との共同研究テーマ -
参加学生 募集中 教員メールアドレス ""を"@"に ohtake-mitsuru-ytynu.ac.jp 研究室Web http://ohtake-lab.org/ 定員 3年：０名、２年：１名、１年：１名 テーマ概要 磁性・スピントロニクス材料は、モータやトランスなどのパワー関連機器から、情報記録デバイスや量子コンピュータに繋がるキーデバイスまで、幅広い応用分野で重要な役割を果たしています。そして、材料の特性向上や新機能発現は、機器の高効率化や記録デバイスの大容量化、新デバイスの実現に繋がり、省エネルギー社会の推進に直結してきます。また、近年では、環境中の微弱な振動や熱によりワイヤレスIoTデバイスの自己発電を可能にさせる新たな磁性・スピントロニクス材料の活用が期待されており、超スマート社会を構築していく上でも欠かせない材料となっています。特性向上や新機能発現のためには、材料が潜在的に持つ性質を十分に引き出すことが重要で、構造をナノから原子レベルで制御することが鍵となります。本プロジェクトでは、熱的非平衡の状態領域で、結晶構造や格子内元素配置、ナノ構造を制御し、更に、多元素化によるシナジー効果を利用することで、高機能磁性・スピントロニクス材料の創製を行っていきます。
テーマ例：
・環境中の振動エネルギー（例えば、橋の揺れや海の波、自動車や機械の振動など）を利用した発電デバイスの開発とその材料の創製
・電子の電荷ではなくスピン（異常ネルンスト効果、スピンゼーベック効果）を利用した熱電変換デバイスとその材料の研究開発
・高効率電磁エネルギー変換特性も持つ次世代EVモータ用の磁気コアおよび永久磁石材料の創製
・電子スピンの状態により量子コンピューティングを可能にさせるスピントロニクス材料の探索と物性評価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 モノづくりに興味があること - 大野 直子 准教授
ODSフェライト合金の粒界ピン止め効果の解析 -
参加学生 募集中 教員メールアドレス ""を"@"に oono-naoko-yhynu.ac.jp 定員 3年：１名、２年：１名、１年：１名 テーマ概要 酸化物分散強化(ODS)フェライト合金は、フェライト系であるにもかかわらず、～1000℃の高温でも使用可能な革新的材料です。ODSフェライト合金の特性の鍵となるのは、材料中に数nm～十数nmのサイズで緻密に分散された酸化物粒子です。ナノ酸化物粒子は高温でも安定で、原子炉のように絶えず中性子が材料中の原子を叩き出すような過酷環境でも、合金中へ溶け出すことなく残っています。このような安定な酸化物粒子が転位の運動をピン止めすることで、ODSフェライト合金は高温で優れた強度・クリープ特性を発揮します。
金属材料中にナノ酸化物粒子が分散されていると、ナノ粒子の結晶粒界ピン止め効果によって相変態温度や再結晶温度が変化します。再結晶や相変態は、材料加工後の組織制御のために一般的に利用されています。しかし結晶粒界が動きづらいODS合金にとって、加工後の組織制御手法の確立は大きな課題です。研究では、α-γ変態を伴ういくつかのODS合金について変態・再結晶温度の調査や微細組織解析を行い、非ODSの参照材と比較することで、酸化物粒子が変態や再結晶に及ぼす影響を解析していきます。
履修済みであることが望ましい科目 熱力学 基礎結晶学 材料熱力学 金属組織学・演習I 結晶強度学 X線結晶構造解析 ※未履修の場合は都度レクチャーします。 必要スキル Microsoft Excel, Powerpoint その他 実験室に来て手を動かす作業が多くなります。安全に配慮した服装が必要です。
研究全体を通して、有効数字の概念が身についていることが求められます。
- 中尾 航 教授
材料の自己治癒性に関する研究
※ EP横断の共同研究テーマ
※ 企業との共同研究テーマ -
参加学生 募集中 教員メールアドレス ""を"@"に nakao-wataru-hyynu.ac.jp 研究室Web http://www.nakaolab.ynu.ac.jp/ 定員 3年：０名、２年：０名、１年：１名 テーマ概要 材料の自己治癒機能は、部材の信頼性や使用寿命を大幅に向上するだけでなく、使用済み部材を再利用する技術としても産業界から大きな注目を集めています。
関連企業から受けた自己治癒材料に関するニーズに答える自己治癒材料を開発するために、材料の強度評価等の実験および量子化学計算などのシミュレーションを実施し、その基礎学理を探索します。詳細は、ROUTE生として決定後に開示します。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 ほぼ毎年、1年生秋もしくは２年生春の時点で本研究室のROUTEの枠は埋まってしまうので、少しでも興味がある人は研究室に見学に来てください。 - 中津川 博 准教授
熱電素子の合成からpn素子の作製、及び、その熱電性能評価 -
参加学生 募集中 教員メールアドレス ""を"@"に nakatsugawa-hiroshi-dxynu.ac.jp 定員 3年：１名、２年：０名、１年：１名 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℃の中低温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、実際に原材料から熱電素子を合成し、二対のpn素子から構成される熱電変換モジュールを作製して、下図に示す通り、その熱電性能の実験値と理論値を比較検討して性能評価します。 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 座学講義、あるいは、学生実験で身に付けた技術・知識のみで十分。 - 長谷川 誠 教授
高速飛翔体への適用を考慮した超高温耐熱セラミックス膜の創製
※ 企業との共同研究テーマ -
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 3年：１名、２年：１名、１年：１名 テーマ概要 セラミックス基複合材料(CMC)で構成される宇宙往還機の大気圏再突入用部材や超音速機のノーズコーンや前縁においては1800℃～2000℃程度と極めて高い温度に晒されるため、融点が高く1800℃を越える温度域においても高い耐熱・耐酸化性を有するZrB2やTiB2などの超高温耐熱セラミックス(UHTC)材料のCMC表面への適用が求められています。
これまでUHTCとCMCの接合体を作製するには、UHTCの粉末を押し固めた後に焼結させ、その後CMCと接合されています。しかし、UHTCの融点は3000℃以上ととても高いため、融点を低下させる焼結助剤を混合して、低い温度でようやく焼結させている状況です。そのため、焼結体の高温特性は悪いと言われています。また、現状のUHTCとCMCとの接合では、1000℃を越える温度でのろう付けや金属層との反応が主であり、高温での接合のためCMC基材の劣化を招くとされています。そのため、低温での基材の劣化を招かない接合技術が求められています。
本研究では、UHTC粉末を基材上に直接成膜し、基材と膜の間に接合層をもたない接合体を、常温での固相粒子の衝突により膜を形成するエアロゾルデポジション(AD)法により作製を試みます。焼結助剤無しで作製される緻密なUHTCを作製することによって高温における耐酸化性などの熱的安定性が向上した、かつ、接合した界面の剥離が生じにくい超高温耐熱セラミックス膜の作製し、その特性を調べていきます。
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 - 廣澤 渉一 教授
電子ビーム積層造形技術を用いた月土壌シミュラントからの建築構造用金属材料の溶製
※ 企業との共同研究テーマ -
参加学生 募集中 教員メールアドレス ""を"@"に hirosawaynu.ac.jp 定員 3年：１名、２年：０名、１年：１名 テーマ概要 本研究では、月面を覆う細かい砂（月土壌:レゴリス）から金属素材を真空環境下で抽出する手法として電子ビーム積層造形（EBM: Electron Beam Melting）技術に着目し、得られたFe-Si-Ti-Al系合金を月面基地などの建築構造用材料として利用するための新規合金溶製法を確立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、金属組織学・演習I・II（ただし、１, ２年生は来年以降履修すれば大丈夫です） 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が多くあります。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
ホットスタンピングパネルへのパッチ材のスポット圧接におけるパンチ形状の検討 -
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 3年：１名、２年：１名、１年：１名 テーマ概要 鋼板のホットスタンピングパネルに更なる補強としてパッチワーク部材を接合する場合がある．一般には，ホットスタンピング前にスポット溶接などでパッチを接合し，ホットスタンピングを実施している．しかしながら溶接部で割れが生じる問題がある．これに熱間鍛造などで行われている鍛接を応用したでは鍛接が従来から用いられている．この鍛接をホットスタンピングに応用し，パッチパネルの接合を検討している．工具先端形状が接合強度に及ぼす影響は大きい．有限要素シミュレーションを行い，パンチ先端形状と接合強度の関係を調べる 履修済みであることが望ましい科目 材料力学，設計製図 その他 治具，機器の設計製作をすることがあるので設計に興味があると良い - 向井 剛輝 教授
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 3年：１名、２年：１名、１年：１名 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。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程度の半導体ナノ結晶のことです。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膜の製造方法では、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、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います。これまで良好な量子ドット超格子膜を試作し、性能を実証してきました。ROUTEでは、このコロイド型量子ドット超格子を用いて、世界を変える可能性があるほど超高効率な太陽電池を実現するための研究を、手伝ってくれる人を募集します。グローブボックスなどを用いた太陽電池の試作や、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。
- 梅澤 修 教授
Warning: Undefined variable $plist_result in /home/es-route/public_html/route/wp-content/plugins/php-code-for-posts/Classes/Shortcode.php(105) : eval()'d code on line 310
- 梅澤 修 教授
折り返し鍛錬による組織形成 -
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 3年：１名、２年：１名、１年：０名 資料（PDF） download テーマ概要 日本刀やDamascus刀は、層状組織や特徴的紋様で知られる。折返し鍛錬材の方が高い靱性を有するが、結晶粒および破面単位の寸法が折返し鍛錬材の方が小さいことから判断すると、主に結晶粒の大きさ、あるいは結晶方位分布の違いが、靱性に影響していると考えられる。本研究では、再建された薬師寺大講堂などに用いられたSLCM鋼（0.08%C）の鍛造材および折り返し鍛造材について、それらの集合組織解析、X線ラインプロファイル解析による転位分布推定を行い、変形への影響について考察する。
参考文献：梅澤修, ふぇらむ, 6 (2001), 805-809.
履修済みであることが望ましい科目 金属組織学Ⅰ - 大野直子 准教授
ODSフェライト合金の粒界ピン止め効果の解析 -
参加学生 募集中 教員メールアドレス ""を"@"に oono-naoko-yhynu.ac.jp 定員 3年：１名、２年：１名、１年：０名 資料（PDF） download テーマ概要 酸化物分散強化(ODS)フェライト合金は、フェライト系であるにもかかわらず、～1000℃の高温でも使用可能な革新的材料です。ODSフェライト合金の特性の鍵となるのは、材料中に数nm～十数nmのサイズで緻密に分散された酸化物粒子です。ナノ酸化物粒子は高温でも安定で、原子炉のように絶えず中性子が材料中の原子を叩き出すような過酷環境でも、合金中へ溶け出すことなく残っています。このような安定な酸化物粒子が転位の運動をピン止めすることで、ODSフェライト合金は高温で優れた強度・クリープ特性を発揮します。
金属材料中にナノ酸化物粒子が分散されていると、ナノ粒子の結晶粒界ピン止め効果によって相変態温度や再結晶温度が変化します。再結晶や相変態は、材料加工後の組織制御のために一般的に利用されています。しかし結晶粒界が動きづらいODS合金にとって、加工後の組織制御手法の確立は大きな課題です。研究では、α-γ変態を伴ういくつかのODS合金について変態・再結晶温度の調査や微細組織解析を行い、非ODSの参照材と比較することで、酸化物粒子が変態や再結晶に及ぼす影響を解析していきます。
履修済みであることが望ましい科目 熱力学 基礎結晶学 材料熱力学 金属組織学・演習I 結晶強度学 X線結晶構造解析 ※未履修の場合は都度レクチャーします。 必要スキル Microsoft Excel, Powerpoint その他 実験室に来て手を動かす作業が多くなります。安全に配慮した服装が必要です。
研究全体を通して、有効数字の概念が身についていることが求められます。
- 中津川 博 准教授
熱電素子の合成からpn素子の作製、及び、その熱電性能評価 -
参加学生 募集中 教員メールアドレス ""を"@"に nakatsugawa-hiroshi-dxynu.ac.jp 定員 3年：１名、２年：１名、１年：０名 資料（PDF） download 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℃の中低温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、実際に原材料から熱電素子を合成し、二対のpn素子から構成される熱電変換モジュールを作製して、下図に示す通り、その熱電性能の実験値と理論値を比較検討して性能評価します。 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 座学講義、あるいは、学生実験で身に付けた技術・知識のみで十分。 - 向井剛輝 教授
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 3年：１名、２年：１名、１年：０名 資料（PDF） download 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。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程度の半導体ナノ結晶のことです。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膜の製造方法では、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、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います。これまで良好な量子ドット超格子膜を試作し、性能を実証してきました。ROUTEでは、このコロイド型量子ドット超格子を用いて、世界を変える可能性があるほど超高効率な太陽電池を実現するための研究を、手伝ってくれる人を募集します。グローブボックスなどを用いた太陽電池の試作や、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。 - 廣澤 渉一 教授
3D積層造形用高ヤング率アルミニウム合金の開発
※ 企業との共同研究テーマ -
参加学生 募集中 教員メールアドレス ""を"@"に hirosawaynu.ac.jp 定員 3年：１名、２年：１名、１年：０名 資料（PDF） download テーマ概要 金属積層造形法（Additive Manufacturing: AM）は，素材となる金属を一層ずつ積み上げて成形することで複雑形状を作り出せる方法であり，「金属3Dプリント」などとも呼ばれている。素材から製品形状を削り出す切削加工では作製が困難な製品も製造でき，形状設計の自由度やCADデータの利用による短納期，多品種少量生産対応のメリットを背景に，航空機や自動車などの産業分野における軽量化部品，熱制御部品としてアルミニウム合金にも適用がなされている。特に，金属間化合物が多量に晶出する高濃度アルミニウム合金は，優れた強度や弾性定数を有するものの伸びが小さく，加工性も劣るため従来の方法では製造が困難であり，105-106℃s-1という非常に速い冷却速度で凝固させる金属積層造法の適用が期待されている。
そこで本研究では，高い強度と弾性定数を有する積層造形用新規アルミニウム合金を開発するために，種々のAl-X二元合金（X=Fe, Si, Cr, Mn, Mg）およびそれらを組み合わせた三元合金ガスアトマイズ粉末を作製し，積層造形法や熱間押出法によってバルク化した試料の機械的性質（0.2%耐力や引張強度，破断伸び，ヤング率，剛性率など）を評価する。さらに，対応する微視的組織（母相中の残留固溶溶質濃度や第二相の種類，体積率の違いなど）と比較することで，本系合金の機械的性質に及ぼす合金組成ならびに固溶・析出状態の影響を明らかにする。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（ただし、新２年生は来年以降履修すれば大丈夫です） 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が多くあります。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。 - 長谷川 誠 教授
高速飛翔体への適用を考慮した超高温耐熱セラミックス膜の創製 -
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 3年：１名、２年：１名、１年：０名 資料（PDF） download テーマ概要 セラミックス基複合材料(CMC)で構成される宇宙往還機の大気圏再突入用部材や超音速機のノーズコーンや前縁においては1800℃～2000℃程度と極めて高い温度に晒されるため、融点が高く1800℃を越える温度域においても高い耐熱・耐酸化性を有するZrB2やTiB2などの超高温耐熱セラミックス(UHTC)材料のCMC表面への適用が求められています。
これまでUHTCとCMCの接合体を作製するには、UHTCの粉末を押し固めた後に焼結させ、その後CMCと接合されています。しかし、UHTCの融点は3000℃以上ととても高いため、融点を低下させる焼結助剤を混合して、低い温度でようやく焼結させている状況です。そのため、焼結体の高温特性は悪いと言われています。また、現状のUHTCとCMCとの接合では、1000℃を越える温度でのろう付けや金属層との反応が主であり、高温での接合のためCMC基材の劣化を招くとされています。そのため、低温での基材の劣化を招かない接合技術が求められています。
本研究では、UHTC粉末を基材上に直接成膜し、基材と膜の間に接合層をもたない接合体を、常温での固相粒子の衝突により膜を形成するエアロゾルデポジション(AD)法により作製を試みます。焼結助剤無しで作製される緻密なUHTCを作製することによって高温における耐酸化性などの熱的安定性が向上した、かつ、接合した界面の剥離が生じにくい超高温耐熱セラミックス膜の作製し、その特性を調べていきます。
- 前野 智美 准教授
ホットスタンピングパネルへのパッチ材のスポット圧接におけるパンチ形状の検討 -
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 3年：１名、２年：１名、１年：０名 資料（PDF） download テーマ概要 鋼板のホットスタンピングパネルに更なる補強としてパッチワーク部材を接合する場合がある．一般には，ホットスタンピング前にスポット溶接などでパッチを接合し，ホットスタンピングを実施している．しかしながら溶接部で割れが生じる問題がある．これに熱間鍛造などで行われている鍛接を応用したでは鍛接が従来から用いられている．この鍛接をホットスタンピングに応用し，パッチパネルの接合を検討している．工具先端形状が接合強度に及ぼす影響は大きい．有限要素シミュレーションを行い，パンチ先端形状と接合強度の関係を調べる 履修済みであることが望ましい科目 材料力学，設計製図 その他 治具，機器の設計製作をすることがあるので設計に興味があると良い