コース概要

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コース詳細

Science & Materials

「科学と物質」コース

このコースでは、ものづくりの科学に興味・関心のある生徒を募集します。
高校までに勉強する理化・数学は我々の社会をよりよくするために様々に応用されています。特に,(1)物理・化学・数学が「より良い社会」を構築するためにどのように応用されているのか,(2)現代における技術やものづくりを支えている科学,についての基礎的な講座を開講します。 QFCリサーチでは、最先端装置を実際に駆使して、我々科学者が日々格闘している「研究」とは何かを失敗も成功も含めて体感してもらいます。

教員紹介

  • 田中 將己
    大学院工学研究院 材料工学部門
  • 専門分野

    金属・半導体などの変形・破壊

  • リサーチテーマ

    壊してわかるものづくり ~変形と破壊の科学~

  • リサーチテーマの概要

    良い「ものづくり」には、その製品を構成する材料の限界を知る必要があります。変形や破壊はどのようにおこるのか、材料は何処まで耐えられるのか、その謎について最新の加工・分析・評価装置を駆使して迫ります。

  • 到達目標

    身の回りにある結晶の変形と破壊がどのように起こるのか、原子の動きに基づくその原則を理解した上で、変形挙動に関してまだ分かっていない仕組みを解き明かすこと。成果の学会発表や共著論文投稿。

  • 土山 聡宏
    大学院工学研究院 材料工学部門
  • 専門分野

    構造材料工学

  • リサーチテーマ

    鉄を鍛えるナノテクノロジー ~「窒素」を利用した新合金開発~

  • リサーチテーマの概要

    窒素(N)は大気の主な構成元素でありN2分子として存在するが、それを金属材料中に原子状態で合金化させることで材料の強度を著しく増大させることが可能である。そのため、近年では窒素を含有する鉄鋼材料が、高耐食性材料、生体用・医療用材料、耐水素環境用材料などとして注目されている。しかし、実用化されている材料においては利用されている窒素の濃度は高々0.3質量%程度にすぎない。本研究では、Fe-Cr-Mn-Ni合金に対して固相窒素吸収法という熱処理を用いて窒素を添加し、従来得られたことのない1.0質量%以上の超高水準レベルまで濃度を高めた高窒素合金の創製を試みる。それに加えて、ナノサイズの窒化物粒子を析出させる処理によりさらに強度を高める処理も行う。そして得られた材料の強度特性を引張試験により評価し、鉄鋼材料における窒素の役割を理解する。

  • 到達目標

    新合金の設計・製造を通してものづくりの重要性と可能性について理解する。

  • 宮原 広郁
    大学院工学研究院 材料工学部門
  • 専門分野

    凝固及び結晶成長

  • リサーチテーマ

    金属系3Dプリンタでものづくり革命

  • リサーチテーマの概要

    コンピュータ制御したレーザ照射により金属粉末を急速に溶融・凝固させて新たな材料を作り、3Dプリンタと急速凝固プロセスの可能性を探ります。

  • 到達目標

    国内学会発表、国際学会発表、共著論文投稿

  • 齊藤 敬高
    大学院工学研究院 材料工学部門
  • 専門分野

    融体物理化学

  • リサーチテーマ

    灼熱の理論限界を超えて ~あらゆる物を融かす3000℃にも耐える物質~

  • リサーチテーマの概要

    次世代の超高温耐熱セラミックスの実用化を成し遂げるため、高温の反応場を駆使した新しい複雑形状の作製方法をイタリアの国立研究所との共同研究により開発します。

  • 到達目標

    超高温耐熱セラミックスと超高融点金属の信頼性の高い接合法を開発し、イタリアでプレゼンテーションを行う。

  • 大野 光一郎
    大学院工学研究院 材料工学部門
  • 専門分野

    反応制御学、高温冶金物理化学、マイクロ波加熱、鉄鋼製錬工学

  • リサーチテーマ

    2050年の錬金術 ~電子レンジで石を金属に~

  • リサーチテーマの概要

    鉱石などの地下資源から金属を造り出す工程のことを“金属製錬”と言います。従来この金属製錬では石炭や天然ガスといった化石燃料が、反応を進行させるための熱エネルギー源として用いられてきました。化石燃料は使用する分だけ二酸化炭素などの温室効果ガスを排出してしまうため、その使用量を削減することが金属製錬に関わる科学者の使命です。本テーマでは、従来とは異なる加熱方法である“マイクロ波加熱”に注目します。この加熱方法は“直接加熱”や“選択的加熱”といった従来の石炭・ガス加熱には無い特徴を有しています。これらの特徴を有効に活用することで、化石燃料使用量の削減に取り組みます。

  • 到達目標

    国内学会発表用予稿共著執筆

  • 佐藤 幸生
    大学院工学研究院 材料工学部門
  • 専門分野

    無機化学、電子材料、電子顕微鏡

  • リサーチテーマ

    原子を見て物質の性質を知る

  • リサーチテーマの概要

    私達が身の回りで使っている工業製品の性質は究極まで突き詰めると物質内での原子の配列で決まっています。本テーマでは、最先端の電子顕微鏡を使って電気製品に使われる物質内での原子の配列を直接観察し、電気的な性質との関係を調べます。

  • 到達目標

    物質の電気的な性質を理解すること、物質の電気的な特性を評価する実験を習得すること、電子顕微鏡観察を体験し、観察された像の意味を理解すること。 国内で開催される学会でのポスター発表と英語での論文執筆を目指します。