無機材料化学(Ⅰ・Ⅱ)

科目名

無機材料化学（Ⅰ・Ⅱ）

JABEE科目

科目CODE

214

学年・学科等名	第4学年物質化学工学科（材料化学ｺｰｽ）	担当教員	宮越昭彦(8045)
単位数・期間	2単位　前期（Ⅰ）・後期（Ⅱ）	総時間数	90時間（含：自学自習,中間試験）
教科書名	無機材料化学［第２版］　（荒川　剛、江頭　誠、平田好洋、松本泰道、村田治人、共著、三共出版）
補助教材	講義およびプリント
参　　考　　書	入門　無機材料（塩川二朗著、化学同人）

A 教育目標

無機材料に利用される物質の基本特性（結晶構造、電気的・磁気的性質、光機能性、機械的性質）について学習する。さらに無機材料の機能性がどのような原理に基づいて発現するのかを学び、実際の製品に活かされているのかを理解する。

B 概要

前期は、まず材料設計の基本的な考え方を学び、廃棄物の再資源化の方法と現状について学習する。次に電気伝導性を利用した材料（半導体、誘電体、圧電体）の機能発現の原理を学び、その実用例を理解する。後期は、磁性、光機能性を利用した材料の原理と実用例について学ぶほか、高温構造材料セラミックスを取り上げ、構造材料に必要な機能や特徴を学ぶ。

C　本校の教育目標及び「環境・生産システム工学」教育プログラムによる学習・教育目標との対応

本校の教育目標

教育プログラム科目区分

学習・教育目標との対応（JABEE基準: c, d, e）

３

基礎工学科目

材料・バイオ系

A-2

（50％）

D-1

（40％）

D-2

（10％）

D 学習上の留意点

「新しい材料を創り出すためにはどうしたらよいのか」という視点を常にもって学習に取り組んでもらいたい。講義の始めに小テストを実施するので、無機材料の特徴、機能発現の原理、実用化への問題点などを系統づけて勉強するとよい。また、毎回、授業の最後に講義の要点をまとめたプリントを配布するので、復習時に利用してもらいたい。

E 評価方法

　定期試験4回（70％），小テスト点（20％），学習態度（10％, 課題レポートなど）で評価する。

F 授業内容　　講義：前期（Ⅰ）30時間・後期（Ⅱ）30時間，自学自習30時間　　総時間数90時間

授業項目	時間	内　　　　　容	教育プログラム
1. 無機材料の化学と科学 (1)材料廃棄物の処理と再資源化	6	無機材料の分類法を理解し、環境を考慮した材料評価方法（LCA）が説明できる。	A-2 D-1
2. 半導体とイオン伝導性材料 (1)固体の化学結合と電気伝導 (2)絶縁体と半導体の電気伝導 (3)イオン伝導体	10	各種、化学結合の特徴とバンド構造について説明できる。不純物半導体とp/ｎ接合ダイオードの機構を表現できる。イオン伝導体と格子欠陥の関係を説明し、酸素センサーの機構がどのようなものかを説明できる。	A-2 D-1 D-2
（前期中間試験）	2
3. 誘電体 (1)セラミックスの誘電性 (2)誘電体の利用 (3)BaTiO₃の特性と応用 (4)セラミックスの圧電性･焦電性	12	誘電率の定義が理解でき、誘電体の種類と分極の原理について説明できる。コンデンサー材料としての誘電体の利用法を説明でき、BaTiO₃の機能に関して具体的に表現できる。圧電体と焦電体の特性と利用法について説明できる	A-2 D-1 D-2
（前期期末試験）
4. 磁性材料 (1)セラミックスの磁性 (2)強磁性体の特性曲線 (3)フェライト系磁性体の特性と応用	10	各種磁性体の定義と磁性発現の機構を説明できる。強磁性体の特性曲線について理解でき、とくにフェライト系磁性体の磁性が何に依存して発現するのかを表現できる。ハードな，ソフトな―フェライトに関する応用例を説明できる。	A-2 D-1 D-2
5. 発光材料 (1)ルミネッセンス (2)蛍光体の種類と特性 (3)レーザーの原理と応用	8	固体の光吸収作用を理解でき、蛍光体の発光原理を説明できる。各種蛍光体の特徴と実用例について説明できる。レーザーの発光機構とその利用法について表現できる。	D-1 D-2
（後期中間試験）	2
6. 高温構造材料 (1)高温構造材料に必要な機能 (2)代表的なセラミックス材料 (3)複合材料	10	高温構造材料に必要な機能を化学結合の特徴に基づいて説明できる。代表的なセラミックス材料の特徴とその製法について表現できる。構造材料における複合化の基本を理解し、代表的な複合材料の特性を説明できる。	A-2 D-1 D-2
（学年末試験）
◆ 自学自習・　復習・　課題への取り組み・　小テスト・定期試験の準備	30	自学自習時間として、授業内容を理解するための復習時間、自らの考えで材料を設計し、その開発手法を具体的に考えるための課題取り組み時間、そして小テストや定期試験の準備のための勉強時間を総合して30時間と考えている。	A-2 D-1 D-2

授業項目

時間

内　　　　　容

教育

プログラム

1. 無機材料の化学と科学

(1)材料廃棄物の処理と再資源化

無機材料の分類法を理解し、環境を考慮した材料評価方法（LCA）が説明できる。

A-2

D-1

2. 半導体とイオン伝導性材料

(1)固体の化学結合と電気伝導

(2)絶縁体と半導体の電気伝導

(3)イオン伝導体

各種、化学結合の特徴とバンド構造について説明できる。

不純物半導体とp/ｎ接合ダイオードの機構を表現できる。

イオン伝導体と格子欠陥の関係を説明し、酸素センサーの機構がどのようなものかを説明できる。

A-2

D-1

D-2

（前期中間試験）

3. 誘電体

(1)セラミックスの誘電性

(2)誘電体の利用

(3)BaTiO₃の特性と応用

(4)セラミックスの圧電性･焦電性

誘電率の定義が理解でき、誘電体の種類と分極の原理について説明できる。コンデンサー材料としての誘電体の利用法を説明でき、BaTiO₃の機能に関して具体的に表現できる。圧電体と焦電体の特性と利用法について説明できる

A-2

D-1

D-2

（前期期末試験）

4. 磁性材料

(1)セラミックスの磁性

(2)強磁性体の特性曲線

(3)フェライト系磁性体の特性と応用

各種磁性体の定義と磁性発現の機構を説明できる。

強磁性体の特性曲線について理解でき、とくにフェライト系磁性体の磁性が何に依存して発現するのかを表現できる。ハードな，ソフトな―フェライトに関する応用例を説明できる。

A-2

D-1

D-2

5. 発光材料

(1)ルミネッセンス

(2)蛍光体の種類と特性

(3)レーザーの原理と応用

固体の光吸収作用を理解でき、蛍光体の発光原理を説明できる。各種蛍光体の特徴と実用例について説明できる。

レーザーの発光機構とその利用法について表現できる。

D-1

D-2

（後期中間試験）

6. 高温構造材料

(1)高温構造材料に必要な機能

(2)代表的なセラミックス材料

(3)複合材料

高温構造材料に必要な機能を化学結合の特徴に基づいて説明できる。

代表的なセラミックス材料の特徴とその製法について表現できる。

構造材料における複合化の基本を理解し、代表的な複合材料の特性を説明できる。

A-2

D-1

D-2

（学年末試験）

◆ 自学自習

・　復習

・　課題への取り組み

・　小テスト・定期試験の準備

自学自習時間として、授業内容を理解するための復習時間、自らの考えで材料を設計し、その開発手法を具体的に考えるための課題取り組み時間、そして小テストや定期試験の準備のための勉強時間を総合して30時間と考えている。

A-2

D-1

D-2

G 関連科目　　無機化学，固体化学，材料化学概論

旭川高専2007