無機材料科学 [S4][対面]

開講年度

2025年度

開講学期

後期

科目名

無機材料科学

授業種別

講義

科目名（英語）

Inorganic material science

授業情報(授業コード・クラス・授業形態)

A1300034 無機材料科学 [S4][対面]

担当教員

永井裕己

単位数

2.0単位

曜日時限

火曜4限

キャンパス

新宿

教室

A-0514教室

学位授与の方針

１基礎知識の修得 0%
２専門分野の知識・専門技術の修得 90%
３汎用的問題解決力の修得 10%
４道徳的態度と社会性の修得 0%

具体的な到達目標

現代社会における材料の重要性を理解するとともに，本分野における本質を理解することを目的とする。到達目標として１）材料の基本物性・状態を理解する。２）材料物性による応用原理を理解する。３）その原理を生かした機能・デバイスを理解する。

受講にあたっての前提条件

無機・有機材料に関する元素，組成に関する基礎的知識を理解していること。

授業の方法とねらい

日本における材料（マテリアル）の分野は，科学技術・イノベーションを支える基盤技術とされ，リチウムイオン電子や青色発光ダイオードなど数多くのイノベーションが生み出された。現代社会においてマテリアルイノベーションの重要性を含めて，この分野における研究力強化とともにその本質を理解することを目的とする。

AL・ICT活用

反転授業／プレゼンテーション

第1回

授業形態

対面

事前学習

材料について復習しておく。

0.5時間

授業内容

1 無機材料科学の基礎
ガイダンス，物質の形態と機能，地球環境とエネルギー
無機材料科学の講義を通して，何を学ぶか全体像をガイダンスする。また，固体を構成する粒子など基礎的事項を復習する。

事後学習・事前学習

無機材料科学の基礎について復習する。

0.5時間

第2回

授業形態

対面

授業内容

2 無機材料の作製プロセス
固相反応，焼結，溶融，冷却，単結晶，液相プロセス，気相プロセス
科学や技術の立場で材料にかかわるものが常識として知っておく必要のある作製プロセスを学ぶ。また，原子の拡散など理解を深める。

事後学習・事前学習

プロセスについて復習する。

0.5時間

第3回

授業形態

対面

授業内容

3 無機化合物の状態図
相図，1成分系状態図，2成分系状態図
相平衡状態図は，熱力学的な平衡状態において，温度や組成が変化したときに安定に存在する相の領域を示したものである。これらは，組成や熱処理温度などの材料設計における指針となる。これら状態図の基礎について学ぶ。

事後学習・事前学習

状態図について復習する。

0.5時間

第4回

授業形態

対面

授業内容

4 無機材料の結晶構造と結晶成長
結晶構造，原子の充填，結晶成長
固体の構造を極限まで分割していくと原子の相互作用で結合して，規則正しい配列を形作っている。原子が集まって結晶が生成するまでの核生成や結晶成長について学ぶ。

事後学習・事前学習

結晶について復習する。

0.5時間

第5回

授業形態

対面

授業内容

5 金属と半導体
キャリア生成，酸化物半導体
現代社会においての半導体を中心に無機材料における電子伝導性の発現や素子の動作原理を酸化物半導体を例に学ぶ。

事後学習・事前学習

酸化物半導体について復習する。

0.5時間

第6回

授業形態

対面

授業内容

6 誘電体とコンデンサ
分極，強誘電性，セラミックスコンデンサ
電気を貯める性質である誘電体は，キャパシタとして広範囲な電子回路に使われる。セラミックスキャパシタを例にその構造，性能，現状での問題点を学ぶ。

事後学習・事前学習

分極等について復習する。

0.5時間

第7回

授業形態

対面

授業内容

7 イオン伝導体とエネルギー材料
イオン伝導，イオン伝導固体
電子の移動ではなく，イオンが移動するイオン伝導性固体，固体電解質について学ぶ。

事後学習・事前学習

イオン伝導体について復習する。

0.5時間

第8回

授業形態

対面

授業内容

8 発光材料とディスプレイ
光と物質の相互作用，蛍光体，発光体
固体レーザーや白色LEDなどを支える材料を中心に発光材料について学ぶ。

事後学習・事前学習

発光材料について復習する。

0.5時間

第9回

授業形態

対面

授業内容

9 透光性材料とガラス
光の吸収・屈折・反射・散乱，光ファイバー
物質の透光性は光との相互作用である。無機透光性物質であるガラスについて，その構造と種類，光学特性などについて学ぶ。代表例である単結晶，セラミックス，光学ガラス，光ファイバーなどの応用例とあわせて紹介する。

事後学習・事前学習

ガラスについて復習する。

0.5時間

第10回

授業形態

対面

授業内容

10 磁性材料
反磁性と常磁性，フェライト，導電性強磁性酸化物とスピントロニクス
特徴的な性質を示す磁性体や実用化されている磁性材料について述べる。スピントロニクス，マルチフェロイクス，磁気光学についても学ぶ。

事後学習・事前学習

磁性材料について復習する。

0.5時間

第11回

授業形態

対面

授業内容

11 生体材料
歯科材料，複合材料，再生医療とセラミックス
セラミックスで構成されている生体材料のセラミックバイオマテリアルやバイオセラミックスなど生体内環境で用いられる生体材料の特徴と機能について学ぶ。

事後学習・事前学習

生体材料について復習する。

0.5時間

第12回

授業形態

対面

授業内容

12 表面の機能
吸着，多孔質固体
固体表面の性質について，その表面における分子の吸着挙動などを解説して，それが重要な役割を果たす触媒などについて学ぶ。

事後学習・事前学習

表面の機能について復習する。

0.5時間

第13回

授業形態

対面

授業内容

13 セラミックスの破壊と強度
固体の変形，強度と靱性
セラミックスの変形と破壊に関する知識の習得を目的とする。高強度なセラミックス開発における材料設計の指針について考える。

事後学習・事前学習

セラミックスの変形と破壊について復習する。

0.5時間

第14回

授業形態

対面

授業内容

14 まとめ
これまでの学習について，まとめて講義する。

事後学習・事前学習

これまでの内容について復習する。

0.5時間

第15回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

学習成果の確認

事後学習

これまでの学習成果について，確認する。

1時間

成績評価の方法

基本的にはレポートで評価する。

受講生へのフィードバック方法

KU-LMS等でフィードバックする。必要であればメールで対応する。

教科書

タイトル；ベーシック無機材料科学
著者；辰巳砂昌弘, 今中信人編
出版者；化学同人
出版年月；2021.2

参考書

オフィスアワー

土曜日の13:00〜14:00に4-757で受け付ける。基本的にはメールで質問等を受け付ける。

受講生へのメッセージ

卒業研究に必要である材料の基礎知識から応用まで幅広く講義します。

実務家担当科目

実務家担当科目ではない

実務経験の内容

教職課程認定該当学科

該当なし

その他の資格・認定プログラムとの関連

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