授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | 目的：セラミックス材料は，従来の陶磁器類や窯業製品ばかりではなく，半導体や自動車，情報通信，産業機械，医療など様々な分野で広範に用いられている。本講義では，これまで学んできた無機化学、固体物性、物理化学、結晶物理学などに関する基礎を応用して，より具体的な素材であるセラミック材料について学ぶことを目的とする．
到達目標：セラミック材料の性質は，これを構成する元素の種類と結晶構造、および、電子結合状態と密接関係している。金属材料と比較すると、共有結合性/イオン結合性を併せ持つために、電気特性、誘電特性、磁気特性など多彩な物性を発現する一方、強度的には延性破壊を伴うことなく脆性的に破壊する、など大きく異なる特徴を有する。本講義では，３年次春期までに学んできた関連する基礎的な講義内容を応用して，より具体的にセラミック材料の製法や組織、固体の結晶構造や電子構造との関連性、そこから発現する特徴的な多彩な物性（誘電体、半導体、触媒材料等）、代表的な酸化物や窒化物，炭化物，ホウ化物，金属間化合物などの無機固体化合物について学ぶ。講義の終盤では，これらの材料が実社会とどのように関係するかについて俯瞰する。さらに，ナノスケール領域において材料の性質がどのように異なってくるかを考察することにより，セラミックス材料を設計するための応用力を養う．これらを通して，セラミック材料工学に係わる問題を解決する力と新しいアイデアを創造する力の育成を到達目標とした講義を行う． |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | Purpose: Ceramic material is extensively used in various fields, such as not only conventional pottery but a semiconductor, a car, information and telecommunications, an industrial machine, and medical field. Aim at present lecture is to learn about various ceramic materials and their physics and chemistry.
Attainment target: Sudents will learn the practical skills for designing ceramic material, and will be able to solve the problem concerning the nature and physics of ceramic materials for creating a new idea in materials science and engineering. |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | 目的：セラミックス材料は，従来の陶磁器類や窯業製品ばかりではなく，半導体や自動車，情報通信，産業機械，医療など様々な分野で広範に用いられている。本講義では，これまで学んできた無機化学、固体物性、物理化学、結晶物理学などに関する基礎を応用して，より具体的な素材であるセラミック材料について学ぶことを目的とする．
到達目標：セラミック材料の性質は，これを構成する元素の種類と結晶構造、および、電子結合状態と密接関係している。金属材料と比較すると、共有結合性/イオン結合性を併せ持つために、電気特性、誘電特性、磁気特性など多彩な物性を発現する一方、強度的には延性破壊を伴うことなく脆性的に破壊する、など大きく異なる特徴を有する。本講義では，３年次春期までに学んできた関連する基礎的な講義内容を応用して，より具体的にセラミック材料の製法や組織、固体の結晶構造や電子構造との関連性、そこから発現する特徴的な多彩な物性（誘電体、半導体、触媒材料等）、代表的な酸化物や窒化物，炭化物，ホウ化物，金属間化合物などの無機固体化合物について学ぶ。講義の終盤では，これらの材料が実社会とどのように関係するかについて俯瞰する。さらに，ナノスケール領域において材料の性質がどのように異なってくるかを考察することにより，セラミックス材料を設計するための応用力を養う．これらを通して，セラミック材料工学に係わる問題を解決する力と新しいアイデアを創造する力の育成を到達目標とした講義を行う． |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | Purpose: Ceramic material is extensively used in various fields, such as not only conventional pottery but a semiconductor, a car, information and telecommunications, an industrial machine, and medical field. Aim at present lecture is to learn about various ceramic materials and their physics and chemistry.
Attainment target: Sudents will learn the practical skills for designing ceramic material, and will be able to solve the problem concerning the nature and physics of ceramic materials for creating a new idea in materials science and engineering. |
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バックグラウンドとなる科目【日本語】
Prerequisite Subjects | | | 本講義は、3年次春学期までに学んだ内容をもとに、無機物質に関する作製法や特徴、代表的なセラミックについて学ぶ。3年次春学期に実施される固体物理学、結晶物理学、物理化学に関する講義が基礎となる。 |
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バックグラウンドとなる科目【英語】
Prerequisite Subjects | | |
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授業の内容【日本語】
Course Content | | ○第１週：ガイダンスおよび序論
講義のアウトラインと成績評価法などの説明を行う．さらに，各種セラミックス材料について概要する
○第２週：セラミックス材料の結晶構造
結晶内の原子，イオンがどのような規則的をもって配列しているか，３次元的な周期性をもって空間的にどのように並んでいるかについて，単位格子の透視図を使って，結晶の幾何学について復習する．
○第３～４週：セラミックスの製法と組織制御
セラミックス材料の製法として最も用いられている焼結法について説明する。焼結時に生じる種々の現象を理解するとともに、焼結性を向上させるための様々な手法を紹介する。また、結晶粒の大きさ、析出物などセラミックスの組織制御について理解する。
○第５週：結晶中の欠陥の表記法
セラミックスの電気特性、誘電特性などは結晶中に形成される種々の点欠陥と密接に関係する。これらの欠陥の説明、粒界などの組織との関連性、また、その表記法などについて説明する。
○第６～７週：誘電体、焦電体、圧電体セラミック
コンデンサー、赤外線センサー、スピーカー、マイク、魚群探知機などを初めとして広範に用いられている誘電体（焦電体、圧電体）について、結晶構造との関係、物性の特徴、代表的なセラミック材料について説明する。特に、焦電特性、圧電特性の相違点と結晶構造の対称性との関係について理解する。
○第８～９週：半導体セラミック
原子価を制御することでセラミック材料の電気特性は大きく変化する。原子価制御と言う概念を理解するとともに、それを応用した具体的なセラミック材料について理解する。
○第１０週：固体電解質セラミック材料
酸素センサーなどのガスセンサー、二次電池など、セラミック材料にはイオン伝導特性を利用した種々の材料が開発されている、これらの材料の特徴、機能発現の機構などについて理解する。
○第１２週：構造用セラミック材料
セラミック材料の力学特性の特徴について理解する。その特徴を利用して様々な分野に用いられている実用材料について説明する。
○第１３～１４週：生体、環境向けのセラミック材料、セラミックス作製プロセス
上記した以外にも、様々な分野で用いられているセラミック材料を概観する。また、セラミックスに特有な作製プロセスを説明する。
○第１５週：全体を通しての復習および演習
講義内容の理解度についての試験を行う．
なお、学生は授業時間外に学習することが求められる。 |
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授業の内容【英語】
Course Content | | | This lecture will be given by Japanese |
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成績評価の方法と基準【日本語】
Course Evaluation Method and Criteria | | | 講義中に行う小テスト、レポート、期末試験で目標達成度を評価する。講義内の各種の資料内容相当に関する理解力ならびにその応用的な思考力の習得を合格の基準とする。 |
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成績評価の方法と基準【英語】
Course Evaluation Method and Criteria | | |
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履修条件・注意事項【日本語】
Course Prerequisites / Notes | | 特に履修条件は定めない。
【新型コロナウイルス感染症対応に係る授業の実施方針】
本科目の実施方法については、本科目のNUCTを参照すること。 |
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履修条件・注意事項【英語】
Course Prerequisites / Notes | | |
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教科書【日本語】
Textbook | | ・セラミック材料学
佐久間健人著、海文堂
（ただし、セラミックスに関しては多数の教科書が出版されている。基本的にはこの教科書を用いるが、適宜、講義中にも紹介する） |
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教科書【英語】
Textbook | | |
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参考書【日本語】
Reference Book | | ・図解ファインセラミックスの結晶化学
－無機固体化合物の構造と性質－
Ｆ．Ｓ．ガラッソー著，加藤 誠軌，植松 敬三 訳
アグネ技術センター
・セラミック材料の物理
幾原雄一著
日刊工業新聞社
・金属酸化物のノンストイキオメトリーと電気伝導
齋藤安俊、齋藤一弥 著
内田老鶴圃
・セラミックス材料入門
キンガリー他
内田老鶴圃 |
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参考書【英語】
Reference Book | | |
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授業時間外学習の指示【日本語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | |
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授業時間外学習の指示【英語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | |
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使用言語【英語】
Language used | | |
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使用言語【日本語】
Language used | | |
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授業開講形態等【日本語】
Lecture format, etc. | | | 対面授業を基本とするが、必要に応じてオンデマンド資料などをNUCT上で閲覧できるようにする。閲覧用資料は、該当授業日を含めて一週間とする。 |
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授業開講形態等【英語】
Lecture format, etc. | | |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【日本語】
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【英語】
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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