| 授業科目 無機材料学 |
担当教員 新田敦己 |
開講期 通年
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| 科目番号 151405 |
対象学年・学科・コース 4年 環境材料工学科 |
単位区分 選択必修 |
単位数 2単位 |
| 授業概要・授業方針
セラミックスは非常に古くから使われている材料であり、日常生活にとって欠くことの出来ないものである。また、工業材料としてのセラミックス材料は、半導体、コンデンサー、LSI用基板等の電子セラミックスを中心に、機能性セラミックス、バイオセラミックス等のいわゆるファインセラミックスとして注目されている。近年では、高温超伝導材料として世界中の注目を浴びている。本講義では、主として、ファインセラミックスを理解するための基礎知識を与えることを目標とする。はじめに、基本である原子構造、化学結合様式、結晶構造の特徴などについて解説する。次に、セラミックスの性質に関係の深い巨視的微構造と原子スケールの点欠陥について詳述し、これらと関係の深い拡散、電気伝導、半導体理論について解説する。また、製造プロセスに重要な相平衡、固相反応、セラミックスの合成についても解説する。最後に、随時、最近のトピックスについても言及する。
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到達目標
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| 授業要目 | 到達目標 との対応 |
自己点検 |
| 前期 |
| 1 | 原子構造と周期表 | 1 | |
| 2 | 元素の一般的性質 | 1 | |
| 3 | 化学結合 | 1 | |
| 4 | 結晶構造 | 2 | |
| 5 | 単位格子の規定 | 2 | |
| 6 | 化合物の結晶構造（1） | 2 | |
| 7 | 化合物の結晶構造（2） | 2 | |
| 8 | 中間試験 | ||
| 9 | 試験返却 | ||
| 10 | セラミックスの微構造とバルク欠陥 | 3 | |
| 11 | 点欠陥 | 3 | |
| 12 | 転位 | 3 | |
| 13 | 表面、界面および粒界 | 3 | |
| 14 | 拡散（1） | 4 | |
| 15 | 拡散（2） | 4 | |
| 16 | 期末試験 | ||
| 17 | 試験返却 |
| 後期 | 自己点検 |
| 1 | 電気伝導と半導体理論（1） | 5 | |
| 2 | 電気伝導と半導体理論（2） | 5 | |
| 3 | 熱力学の法則（1） | 6 | |
| 4 | 熱力学の法則（2） | 6 | |
| 5 | 相律と状態図の読み方、２成分系 | 7 | |
| 6 | 共晶型および包晶型状態図、２成分系の実例 | 7 | |
| 7 | 状態図の利用（帯溶融法、凍結乾燥法、非平衡冷却） | 7 | |
| 8 | 中間試験 | ||
| 9 | 試験返却 | ||
| 10 | 相転移の理論（1） | 8 | |
| 11 | 相転移の理論（2） | 8 | |
| 12 | 固相の関与する反応 | 8 | |
| 13 | セラミックスの合成・応用 | 9 | |
| 14 | 焼結（1） | 10 | |
| 15 | 焼結（2） | 10 | |
| 16 | 期末試験 | ||
| 17 | 試験返却 |
| 到達達成度の指標（ルーブリック） |
| 到達 目標 |
理想的なレベル（Ａ）の目安 | 標準的なレベル（Ｂ）の目安 | 未到達なレベル（Ｃ）の目安 | 自己評価 |
| 1 | 原子構造と周期律表の関係が理解でき、応用問題が解けること。 | 原子構造と周期律表の関係が理解でき、基礎問題が解けること。 | 原子構造と周期律表の関係が理解できず、基礎問題が解けない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 2 | 酸化物の結晶構造とガラス構造について理解でき、これらに関する応用問題が解けること。 | 酸化物の結晶構造とガラス構造について理解でき、これらに関する基礎問題が解けること。 | 酸化物の結晶構造とガラス構造について理解できず、これらに関する基礎問題が解けない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 3 | セラミックスにおける欠陥の種類、セラミックスに与える影響について理解でき、これらに関する応用問題が解けること。 | セラミックスにおける欠陥の種類、セラミックスに与える影響について理解でき、これらに関する基礎問題が解けること。 | セラミックスにおける欠陥の種類、セラミックスに与える影響について理解できず、これらに関する基礎問題が解けない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 4 | フィックの第１、第２法則の関係式が理解でき、応用問題が解けること。 | フィックの第１、第２法則の関係式が理解でき、基礎問題が解けること。 | フィックの第１、第２法則の関係式が理解できず、基礎問題が解けない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 5 | 電気伝導度および半導体の原理が理解でき、これらに関する応用問題が解けること。 | 電気伝導度および半導体の原理が理解でき、これらに関する基礎問題が解けること。 | 電気伝導度および半導体の原理が理解できず、これらに関する基礎問題が解けない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 6 | 熱力学第１、第２、自由エネルギー変化が理解でき、これらに関する応用問題が解けること。 | 熱力学第１、第２、自由エネルギー変化が理解でき、これらに関する基礎問題が解けること。 | 熱力学第１、第２、自由エネルギー変化が理解できず、これらに関する基礎問題が解けない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 7 | セラミックスの状態図が理解でき、応用問題が解けること。 | セラミックスの状態図が理解でき、基礎問題が解けること。 | セラミックスの状態図が理解できず、基礎問題が解けない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 8 | 相転移理論が理解でき、応用問題が解けること。 | 相転移理論が理解でき、基礎問題が解けること。 | 転移理論が理解できず、基礎問題が解けない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 9 | 単結晶の製造方法の原理および種類が理解でき、これらに関する応用問題が解けること。 | 単結晶の製造方法の原理および種類が理解でき、これらに関する基礎問題が解けること。 | 単結晶の製造方法の原理および種類が理解できず、これらに関する基礎問題が解けない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 10 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 到達度評価
前・後期定期試験および前・後期中間試験結果を80%、課題演習点を20%として評価する。
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| 履修上の注意
正当な理由の場合を除き、授業を無断欠席しないこと。また、必ず期限どおりに課題を提出すること。
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| 事前学習・自己学習・関連科目
無機化学を発展させた科目であり、数学（微分、積分）、化学、物理および物理化学に関する３年生までの基礎知識が必要である。電子材料学および無機材料特論の基礎となる科目である。各自十分予習、復習し、講義に備えること。
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学習・教育目標
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