セラミックス材料学 / Ceramics Materials

単位数: 2. 担当教員: 髙村 仁. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TME-MSE320J.

主要授業科目/Essential Subjects

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授業の目的・概要及び達成方法等

１．目的
セラミックス材料の基礎と特にエレクトロデバイスへの応用について学ぶ。

２．概要
セラミックス材料の結晶構造、構造欠陥、拡散、相平衡などの基礎的事項について学ぶ。さらに、セラミックス材料の機能性と応用について、誘電性、イオン伝導性などのエレクトロデバイスに重要な基礎的事項とこれらの現象の応用について学ぶ。

３．達成目標
この授業では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。
・本学科の学習・教育目標のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに関する能力を含めて修得する（*1備考欄参照）。
・セラミックス材料の結晶構造、構造欠陥、相平衡等の基礎的事項を理解し、説明することができる。
・誘電体、イオン伝導体の基礎を理解し、説明することができる。
・セラミックス材料の基礎と応用について理解し、説明することができる。

授業の目的・概要及び達成方法等(Ｅ）

This course covers the fundamentals and applications of ceramics. The basic concepts of the inorganic materials such as crystal structure, defects, diffusion, phase equilibrium will be provided. In addition, functions such as dielectric and electronic properties will be explained.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

この授業は、「結晶回折学」「固体物性論」「材料物理化学」の履修を前提としている。また，この授業の理解を深めるためには，「磁性材料学」「電子材料学」もあわせて履修することが望ましい。

他の授業科目との関連及び履修上の注意(Ｅ）

Diffraction and Crystallography, Solid-State Physics for Materials Science, and Physical Chemistry for Materials are pre-requirements. Magnetic Materials and Electronics Materials are recommended to study simultaneously.

授業計画

授業計画
１． セラミックスの結晶構造（原子間結合、イオン結晶の組み立て）
２． ガラスの構造
３． セラミックスの構造欠陥I（記述方法）
４． セラミックスの構造欠陥II（解析方法）
５． セラミックスにおける移動現象（拡散、電気伝導性）
６． セラミックスにおける相平衡と組織制御
７． セラミックスの作製手法
８． セラミックスの機能分類
９． 誘電体（電気分極の種類、結晶構造と誘電性）
１０． 強誘電体（BaTiO3、分域構造、分極処理、圧電効果）
１１． 半導性セラミックス（サーミスター、バリスタ）
１２． イオン伝導体（酸化物イオン伝導体・リチウムイオン伝導体など）
１３． イオン伝導体の応用例（燃料電池、蓄電池）
１４． セラミックセンサーの基礎と応用

授業計画(Ｅ）

Contents:
1. Crystal structure of ceramics
2. Glass
3. Defects in ceramics I (how to describe)
4. Defects in ceramics II (how to analyze)
5. Diffusion in ceramics
6. Phase equilibrium in ceramics
7. Preparation techniques
8. Functions of ceramics
9. Dielectrics
10. Ferroelectrics
11. Semi-conductive ceramics
12. Ionic conductors
13. Applications of Ionic conductors
14. Sensors

授業時間外学習

Google Classroomに講義資料を掲載するので、予習・復習に役立てること。

授業時間外学習（Ｅ）

References for the lecture will be posted to Google Classroom, which you should use for preparation and review.

成績評価方法及び基準

定期試験、演習問題のレポート、小テスト等を総合して評価する。

成績評価方法及び基準(Ｅ）

Evaluation will be made based on final exam, mini quiz, and reports.

教科書および参考書

• セラミックス材料学, 佐久間健人, 海文堂 (1990) ISBN/ISSN: 9784303717407 資料種別:参考書
• セラミックスの科学, 柳田博明他編著, 技報堂 (1993) ISBN/ISSN: 9784765501293 資料種別:参考書
• エレクトロセラミックス, 一ノ瀬昇他著, 技報堂 (1984) ISBN/ISSN: 4765503623 資料種別:参考書
• Physical Ceramics: Principles for Ceramic Science and Engineering, Yet-Ming Chiangら, Wiley (1997) ISBN/ISSN: 0471598739 資料種別:参考書

オフィスアワー

木曜日 14:30-16:30

オフィスアワー（Ｅ）

Thursday 14:30-16:30

備考

*1 記号A-Mについては、マテリアル・開発系の教育目標を参照してください。
https://www.material.tohoku.ac.jp/department/purpose.html

講義資料（図面）を配布