マテリアルプロセス学２

Materials Processing 2

9982114

82MSINM301

西尾　圭史

Keishi Nishio

2023年度前期

2023 1st semester

木曜3限

Thursday 3rd Period

先進工学部　マテリアル創成工学科

Department of Materials Science and Technology, Faculty of Advanced Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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対面授業/On-site class

本講義の前半では粉体合成から焼結までのセラミックスのプロセスや薄膜のプロセスを物理的、化学的な見地から理解できるように講義する。
後半の講義ではファインセラミックスの物性とデバイスを中心にプロセスとの関連性を理解できるように講義する。

In the first half of this class, it will be given so that the processes of ceramics and thin films from powder synthesis to sintering can be understood from a physical and chemical point of view.
In the second half of the lecture, the lecture will focus on the physical properties of fine ceramics and their relevance to the process, focusing on devices.

本学科のカリキュラム及びディプロマ・ポリシーに定める「『既存の工学の枠を超えて、自由な発想で基礎科学の融合と展開を図り、産業の発展に寄与する新しい材料と新しい工学を創出する』という材料工学科の理念に基づいた、『材料工学の専門を基盤として社会に貢献するクリエイティブな人材の育成』という教育目的」に沿って、本講義ではセラミックスのプロセスにおける物理・化学的な現象から新たな材料合成と合成手法の基礎及び発展により、プロセス学の基礎から応用までを理解することが目的である。

The curriculum and diploma policy of this department stipulates, "To create new materials and new engineering that contributes to the development of industry by fusing and developing basic science with free ideas beyond the framework of existing engineering." Based on the philosophy of the Department of Materials Engineering, based on the educational purpose of "cultivating creative human resources who contribute to society based on the specialty of material engineering", this lecture focuses on new phenomena from physical and chemical phenomena in the ceramics process. The purpose is to understand the fundamentals and applications of process science through the fundamentals and development of material synthesis and synthetic techniques.

講義を通して金属酸化物の様々な合成手法や高性能、高機能材料の開発における物理・化学的な現象を理解することが目標である。

The goal is to understand the physical and chemical phenomena in the development of various metal oxide synthesis techniques and high-performance, high-performance materials through lectures.

専門基礎力(知識、技能)/専門応用力(知識、技能、創造力)

材料の化学１、無機材料学を習得していることが望ましい。

It is desirable to have mastered material chemistry 1 and inorganic materials science.

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２年次までに学習したアトキンスの物理化学を教科書として用いた講義、材料化学１、無機材料学を復習して望むこと。
各回の講義内容について、２年次までに学んだ知識ならびに３年次のプロセス系、無機材料系、半導体系の各科目での講義内容との関連を把握し、復習すること。

In this class, using textbooks of Atkins physical chemistry learned up to the second year as a textbook, material chemistry 1, and review of inorganic materials science.
Grasp the contents of each lecture and understand the relationship between the knowledge learned up to the second year and the contents of the lectures in the process, inorganic, and semiconductor courses in the third year and review them.

課題レポート（約20％）、および到達度評価（約80％）を総合的に評価する。

上記の評価方法により成績評価を行う予定であるが、コロナウイルス感染拡大により対面での達成度評価試験の実施が出来ない可能性がある場合には以下の通りとする。

成績評価はオンライン試験と課題レポート、または講義での課題レポートによって行うこととする。

Comprehensively evaluate quizzes (about 10%), reports (about 10%), and achievement evaluation tests (about 80%).

The results will be evaluated by the above evaluation method, but if there is a possibility that the face-to-face achievement evaluation test cannot be conducted due to the spread of coronavirus infection, the following will be applied.

Grades will be evaluated using online exams and assignment reports, or assignment reports in lectures.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

柳田博明編著「セラミックスの科学」（技法堂出版）
柳田博明編著「セラミックスの化学」（丸善株式会社）

"Ceramics Science" edited by Hiroaki Yanagida (Techno-do Publishing)
"Ceramics Chemistry", edited by Hiroaki Yanagita (Maruzen Co., Ltd.)

1 　　セラミックスとは　　
伝統的セラミックスおよびファインセラミックス（機能性セラミックス）とはどのようなものであるかを学ぶ

2、3 　　粉体合成1（固相からの合成） 　　
固相法からの金属酸化物粉体の合成法とメカニズムを理解できるようになる 　　

4　　　焼結と組織　　　
金属酸化物の焼結メカニズムと焼結体の微構造を学び、組織が物性に与える影響などを理解できるようになる

5　　　固溶体と欠陥構造
結晶への固溶体生成と欠陥構造を学び、結晶構造と置換元素の関係を理解できるようになる。

6　　不定比性酸化物
物質の不定比性を学び、電気特性に与える影響と合成時の環境が与える影響を学び、新たな物性を発現する機構を理解できるようになる

7 　　粉体合成2（液相からの合成１） 　　
液相からの金属酸化物粉体の合成法とメカニズムを理解できるようになる

8 　　粉体合成3（液相からの合成２）
液相、気相法からの金属酸化物粉体の合成法とメカニズムを理解できるようになる
　　
9 　　特殊な焼結法
HIPやホットプレスなどの特殊な環境下における焼結法を学び、理解できるようになる

10 　　エレクトロセラミックス1（絶縁体）　　　
セラミックスの多くが絶縁体であること、強誘電性を発現するメカニズムを学び、理解できるようになる

11　　　エレクトロセラミックス2（電子伝導体）　　　
セラミックスが電子伝導を発現するメカニズムや応用を学び、理解できるようになる

12　　　イオン伝導セラミックス
イオン伝導特性を示すセラミックスの原理を理解し、その応用などを学び、理解できるようになる

13　　　セラミックスの応用（発電）
電子伝導、イオン伝導などを示す材料の応用として発電デバイスを例にとってその原理を学び、理解する

14　　　セラミックスの応用２（センサー）
電子伝導、イオン伝導、誘電性などを基本とし、センサーなどへの応用の原理を学び、理解できるようになる
　　　　
15　習熟度の確認および講義の総括
材料とその形態などに応じたプロセスとの関係、物性と応用などについて第１回から14回までの講義内容の習熟度を確認すると共に、全体の総括を行う

1 What is ceramics
Learn what traditional and fine ceramics (functional ceramics) are like

2 and 3 Powder synthesis 1 (Synthesis from solid phase)
Understand the synthesis method and mechanism of metal oxide powder from solid phase method

4 Sintering and structure
Learn the sintering mechanism of metal oxides and the microstructure of the sintered body, and understand the effects of the structure on physical properties

5 Solid solution and defect structure
Learn solid solution formation and defect structures in crystals, and understand the relationship between crystal structures and substitution elements.

6 Non-stoichiometric oxide
Learn the nonstoichiometric properties of substances, the effects on the electrical properties and the environment during synthesis, and understand the mechanisms for developing new physical properties

7 Powder synthesis 2 (Synthesis from liquid phase 1)
Understand the synthesis method and mechanism of metal oxide powder from liquid phase

8 Powder synthesis 3 (Synthesis from liquid phase 2)
Understand the synthesis method and mechanism of metal oxide powder from liquid and gas phase methods

9 Special sintering method
Learn and understand sintering methods in special environments such as HIP and hot press

10 Electroceramics 1 (insulator)
Learn and understand the fact that many ceramics are insulators and the mechanism of developing ferroelectricity

11 Electroceramics 2 (Electronic conductor)
Learn and understand the mechanisms and applications of ceramics to develop electron conduction

12 Ion conductive ceramics
Understand the principles of ceramics that exhibit ionic conduction properties, and learn and understand their applications.

13 Application of ceramics (power generation)
Learn and understand the principles of power generation devices as an example of applications of materials that exhibit electronic and ionic conduction

14 Application of Ceramics 2 (Sensor)
Learn and understand the principles of application to sensors, etc. based on electron conduction, ion conduction, dielectric properties, etc.

15 Confirmation of proficiency and summary of lectures
Check the proficiency of the lectures from the first to 14th lectures on the relationship between materials and processes according to their forms, physical properties and applications, etc., and summarize.

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