到達目標
1. 代表的な機能性材料の特徴と発現機構を理解できること。
2. Schrödinger波動方程式を用いて物理量を求められること。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
評価項目1 | 代表的な機能性材料の特徴と発現機構を理解でき、応用できる。 | 代表的な機能性材料の特徴と発現機構を理解できる。 | 代表的な機能性材料の特徴と発現機構を理解できない。 |
評価項目2 | Schrödinger波動方程式を用いて物理量を求められる。その物理量の意味が理解出来る。 | Schrödinger波動方程式を用いて物理量を求められる。 | Schrödinger波動方程式を用いて物理量を求められない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
機能性材料とは、主に、物質のもつ性質(力学的、電気的、熱的、磁気的、光学的、化学的)を利用して、人間の頭脳や五感の役割、機械・電気・熱・光エネルギの相互変換、エネルギの伝送・貯蔵・放出などを担う材料やデバイスの総称であり、広範囲の分野にまたがっている。本講義では、機械工学分野を中心とする代表的な機能性材料を対象に、それらの特徴と機能の発現機構等について理解することを主目標とする。
授業の進め方・方法:
目標を達成するために、形状記憶合金などの代表的な機能性材料を取り上げながら、基本の物理的性質を利用して必要な機能を発現する原理および特徴について、視聴覚器材を有効活用し理解に努める。終盤では、機能性材料の代表格である半導体の性質や機能発現メカニズムを理解する上で必須である量子力学の知識を用いて、代表的な物理現象を対象とした物理量の導出を演習形式で行い、量子力学が材料開発に果たすべき役割について造詣を深める。
注意点:
金属材料及び波の性質等について十分に理解できていることを確認した上で講義に臨むこと。Schrödinger波動方程式について復習しておくこと。受身にならず、疑問点または不明な点は随時質問することを期待する。13回目以降では指数計算ができる電卓類を持参すること。
自学自習は到達度試験(または小テスト)にて評価する。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
超塑性合金 |
超塑性合金について説明できる。
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2週 |
アモルファス合金 |
アモルファス合金について説明できる。
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3週 |
形状記憶合金 |
形状記憶合金について説明できる。
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4週 |
水素貯蔵合金 |
水素貯蔵合金について説明できる。
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5週 |
超高性能合金 |
超高性能合金について説明できる。
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6週 |
ファインセラミックス粉体の合成・成形法 |
ファインセラミックス粉体の合成・成形法について説明できる。
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7週 |
圧電・イオン導電・超伝導セラミックス |
圧電・イオン導電・超伝導セラミックスについて説明できる。
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8週 |
高強度・超硬・マシナブルセラミックス |
高強度・超硬・マシナブルセラミックスについて説明できる。
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4thQ |
9週 |
セラミックコーティング |
セラミックコーティングについて説明できる。
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10週 |
金属基複合材料 |
金属基複合材料について説明できる。
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11週 |
高分子系複合材料 |
高分子系複合材料について説明できる。
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12週 |
無機系複合材料 |
無機系複合材料について説明できる。
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13週 |
量子力学演習1(電子のエネルギー準位、運動量、ド・ブロイ波長、他) |
電子のエネルギー準位や運動量などを導出できる。
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14週 |
量子力学演習2(無限量子井戸型ポテンシャルにおける物理量の導出) |
無限量子井戸型ポテンシャルモデルにおける物理量を導出できる。
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15週 |
量子力学演習3(有限量子井戸型ポテンシャルにおける物理量の導出) |
有限量子井戸型ポテンシャルモデルにおける物理量を導出できる。
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16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | レポート | 合計 |
総合評価割合 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |