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

2019年度春学期(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β相析出の制御に基づいた常温力学特性の向上
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 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、鋳造によるものであり、未だTiAl系合金の実用化は限定的です。力学特性を向上させるとして最も注目されている組織としては、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、ラメラ界面に軟らかい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系合金の破壊靭性が向上することが見出されています。しかしながら、熱処理条件によるβ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、常温における強度の評価や材料の壊れにくさの指標であ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(履修する予定で構いません。)
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、金属組織学・演習I(ただし、新2年生は秋学期に履修すればOK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摩擦の検討
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.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,比強度の高い高強度アルミニウム合金の車体への採用が注目されています.2000系および7000系アルミニウム合金は比強度が優れており,自動車への適用が期待されますが,時効硬化されている材料の延性は低く,プレス成形がほとんどできません.そのため,プレス成形後に溶体化処理,人工時効処理をおこなっており,高コストなため利用が航空機などに限定されています.板材を加熱して延性を向上させてプレス成形することも考えられますが,熱処理型アルミニウム合金の場合,この加熱によって成形後の強度が下がってしまいます.本研究室では,加熱条件を限定することによって,温間・熱間プレス成形後でも強度低下が生じない,もしくは人工時効のみで強度が向上するアルミニウム合金のホットスタンピング方法を開発しています.
アルミニウム合金は金型に焼付きやすく,特に温間などでは厳しくなります.
そこで,本プロセスの摩擦や焼付きの温度特性について調査に取り組みたいと思います.
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 車など乗り物が好きな人,生産加工に興味のある人
その他 車など乗り物が好きな人,生産加工に興味のある人
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
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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。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
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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, 統計物理学, 電磁物性
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
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