Transcript セラミックス - 学術情報センター

セラミックス
第11回 7月1日(水）
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単位認定について －
（レポート課題および期末試験について）
２００９年度 材料工学科 ２年生 前期 専門必修科目
『セラミックス』単位認定 について
（－ レポート課題提出と前期末試験について －）
1.「レポート課題」 について
①レポート課題提示：７月１日（水）講義時およびホームページに掲載
②レポート課題提出：７月２２日（水）２限 講義終了時(斉藤記念館)
１）履修者は必ずレポートを提出すること
※上記期日に未提出の場合は、単位は認定しない
２）４月以降、出席を計４回取ったが、遅刻ならびに欠席
が多い学生は、『レポート課題』に全力を注ぐこと）
レポートは必ずA4サイズの用紙を使用すること。
PCによる作成または手書きの場合は黒色万年筆、黒色ボールペン（鉛筆書きは不可）。
表紙（任意）を必ず付け、最後に『参考文献』を必ず明記すること。
図，表の貼付け可。
2.前期・期末試験 について
前期末試験の日程：７月２９日（水）（前期講義最終日）
実施場所：斉藤記念館
試験時間：10時50分～１2時00分（７０分間）
(※10時40分には必ず着席していること）
（･･･前期末試験の日程、実施場所、時間等については、
後日学生課が掲示）
◎シラバスの成績評価欄に記載通り、レポート４０％、
期末試験６０％で成績を付け、これに出席点を加算し、
単位を認定する。
材料工学科 2年生 前期 水曜2限 必修科目「セラミックス」
200９年度 レポート課題
［課題１］ 「セラミックス材料」に関する 下記（１）～（８）の８つの基礎的事項中、
４つを選択し詳細に説明せよ。
（１） クラシックセラミックス（窯業製品）とニューセラミックス材料の比較・相違点
（含、両者の定義、応用例など）
（２） ニューセラミックス材料の現状および今後の発展が特に期待される代表的分野
・用途，応用例（各４つずつ）
（３） ①『単結晶』と『多結晶』の定義・相違点、
②セラミックス多結晶体の一般的微細構造（図を用いて説明）
（４） ①単結晶体の代表的製造法：CZ法、
②半導体Siの二種類の機構（ｐ型およびｎ型Si，図を用いて説明）
（５） 『材料の性質』を規定する３種類の化学結合（①金属、②イオン、③共有結合）の
定義・特徴および比較
（６） ①金属材料の諸性質と自由電子の関係、
②イオン結晶の熱伝導機構、③共有結合が示す安定スピン結合
（７） 『元素の分類：３種類』を記し、
『非金属無機固体材料：セラミックス材料の学術的名称』の定義・分類・物質名
（８） 『ニューセラミックス材料の６種類の代表的機能（６つの機能大分類）』と
各機能に属する具体的機能および対応する代表材料の関係
［課題２］ 『酸化物系セラミックス』と『非酸化物セラミックス』について、
それぞれ代表材料を３種類づつ記し、各材料（計６つの材料それぞれ）が示す
①特徴、②代表的機能、③用途・応用例について説明せよ。
［課題３］ 『セラミックスの製造法』に関連する、下記（１）～（３）の３つの基礎事項中、
１つを選択し説明せよ。
（１） ①焼結法の定義、②焼成状態による分類、③焼結体の緻密化機構
（『固相拡散・界面拡散』の定義を記し、図を用いて説明）
（２） ①多結晶焼結体の一般的製造法（３種類）、
②セラミックスの特殊製造法（２種類）、③薄膜製造法（１つ）
（３） 人工原料粉末の①特徴（純度、形状、粒子径等）、
②製造法（『沈殿法』以外の手法１つを調べて記すこと）および
③『ニューセラミックス材料（セラミックス多結晶焼結体）の製造工程』
［課題４］ 『セラミックスの材料物性』に関連する下記（１）～（５）の５つの基礎事項中、
２つを選択し説明せよ。
（１） 『セラミックス材料の熱的問題点』となる、『熱衝撃による脆性破壊現象』について、
①｢熱衝撃｣の定義，②｢熱応力｣の定義および式を記し
（※式中の各パラメータが有する意味も記すこと）、図を用いて説明せよ
（２） ①金属材料とセラミックス材料の室温における破壊機構の相違点
（『応力－ひずみ曲線』）、②『破壊靭性』の定義｣および③構造特性（強度等）と諸因子
（温度、気孔率、純度、粒子径、微細構造、製造法等）の関係
（３） 『ニューセラミックスの電気・電子的機能』となる
①サーミスタ特性（定義・特徴、代表的用途・材料）、
②誘電体特性（誘電体，誘電率の定義、誘電分極、代表材料）、
③固体電解質（酸素イオン伝導機構とは何か）
（４） 実用磁性材料の中で最も重要となる、『強磁性体』の①磁化過程、
②３つの分類と用途・応用例を示し、代表的な鉄系酸化物強磁性材料の
基本となる『フェライト』の③一般式と用途・応用例・代表材料を記せ
（５） 情報・通信技術（ＩＴ産業）の基盤材料となる『光ファイバー（単結晶SiO2）』について、
①「光ファイバーの特徴」、②｢光ファイバーの製造法｣、
③「光信号伝播機構（内部構造を図示し説明）」
［課題５］ 下記３つの事項は『セラミックス材料』は勿論、全ての物質（金属，無機，半導体，
有機材料など）に共通す『２１世紀の新たな物質創製科学研究と今後の展開』に
密接に関連した主要かつ重要課題となる。
そこで、下記事項に興味があり、余力がある方は（１）～（３）中、
１つを選択し簡潔に説明せよ。
（１） 『ナノテクノロジー・材料』は、１．ライフサイエンス（生命科学）、２．IT（情報・通信技術）、
３．環境（エコロジー）と共に日本政府が２００２年に制定した『２１世紀の科学技術の
重点４分野』として今後の発展が大きく期待されている。そこで、『ナノテクノロジー』の
①定義、②代表物質およびセラミックス材料の今後の飛躍的発展と展開に関連する
③『ナノガラス』④『ナノセラミックス』について調べ、説明せよ。
（２） 全ての物質生成を支配する『核生成』は、結晶成長の前駆段階として
『物質創製科学研究』は勿論、『宇宙・無重力環境を利用した材料科学研究』としても
今後の飛躍的展開と理論の構築が必須となる。そこで、上記現象に密接に関連した
①無容器プロセス、②核生成、③過冷却、④宇宙環境を利用した材料科学研究に対する
無重力環境の利点・特徴について調べ、説明せよ。
（３） 『セラミックス材料』は次世代輸送機関となる自動車用構造材料、
宇宙・航空機用構造材料は勿論、原子力工学関連材料に代表される
次世代エネルギー材料および生命科学用材料として今後の発展が期待されている。
そこで、［課題１］（２）とも関連するが、上記２１世紀に各新領域分野における
ニューセラミックス材料の ①今後の飛躍的展開、②期待される用途・応用面、
③主要対象材料 等について調べ、説明せよ。