1. 代表的な無機材料、有機材料、金属材料について、その製法、用途、機能を説明できる
2. 材料開発と自然環境との関係をリサイクル技術から理解し、技術者の社会的責任を説明できる
概要:
現代社会の発展は、目的に応じた材料の開発とともになされているといえる。この講義では、産業を支える代表的な無機材料、有機材料、金属材料について、その製法、用途、機能の理解を通して、これからの社会における材料開発と自然環境との関係を学ぶ。これまで学んだ化学の知識を、物質環境工学が関連する具体的な課題の解決のために使うことができるようにするための入門科目である。
授業の進め方・方法:
グループワークを行ないながら，技術者の卵として専門知識を活用できるような局面を想定して授業を進める。またＩＣＴ機器も活用し理解を図る。演習問題はBlackBoardに公開する。
注意点:
グループワークは積極的に聞く・話す・チームに貢献する・回りに目配りするなどできるようになることも目的である。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス
(1)材料とは何か |
金属材料、セラミックス材料、有機材料の特徴を理解し、目的の用途に応じた選択ができる。
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| 2週 |
無機材料
（１）セラミックス |
セラミックスとは何かを理解している。身の回りのセラミックス製品を指摘でき古代の陶磁器作成から現代のファインセラミックス作成までの変遷について、材料合成に必要なエネルギーの変遷から説明でき、環境負荷の少ない材料開発が望まれる背景を説明できる。
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| 3週 |
(2)リサイクルを意識した無機材料開発 |
リサイクルを意識した材料開発が必要であり、さらにリサイクルによる省資源への影響としてのLCA（ライフサイクルアセスメント）の基本的計算ができる。
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| 4週 |
(3)先端材料としての光ファイバ |
屈折率から臨界角が計算でき、光ファイバの原理が説明できる。また、ファイバ内での光の吸収をランバートベールの法則から計算できる。
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| 5週 |
有機材料
(1)汎用高分子材料 |
汎用高分子（プラスチック）の性質と用途、構造について理解し、目的の用途に応じた選択ができる。
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| 6週 |
同上 |
同上
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| 7週 |
(2)生分解高分子 |
バイオマス資源としての生分解プラスチックの構造、用途、地球環境負荷低減への効果、現状の課題について説明できし、世界の今後の研究の方向性を認識できる。
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| 8週 |
中間試験 |
間違った部分もわかるようになる
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| 2ndQ |
| 9週 |
答案返却と回答 |
間違った部分もわかるようになる
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| 10週 |
金属材料 |
代表的な金属材料としての合金について、その用途と性質を理解している。また金属のリサイクルに関して無機化学の知識を活用できる。
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| 11週 |
金属材料 |
る。また金属のリサイクルに関して無機化学の知識を活用できる。
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| 12週 |
今日の社会が求める材料・技術の理解
（１）ルミネッセンス材料 |
蛍光体、エレクトロルミネッセンス、フォトルミネッセンスの励起に必要なエネルギーを計算でき、これらの材料がもたらす効果を説明できる。
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| 13週 |
(2)新しい電池の開発 |
リチウムイオン電池、燃料電池などについてその原理や用途、それがもたらす社会的な影響について説明でき、材料開発に携わる研究者としての使命を認識できる。
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| 14週 |
(3)資源のリサイクルと国際社会 |
資源のリサイクルは国際情勢の影響にも大きな影響を受けることを説明でき，工学技術者への道として，「社会科目」の重要性も認識できる。
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
期末試験の解答・解説、ポートフォリオ作成 |
間違った箇所も解けるようになる、授業を通して習得した知識を客観的に文章で表現できる。
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| 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 |
| 基礎的能力 | 自然科学 | 化学(一般) | 化学(一般) | 代表的な金属やプラスチックなど有機材料について、その性質、用途、また、その再利用など生活とのかかわりについて説明できる。 | 2 | |
| 洗剤や食品添加物等の化学物質の有効性、環境へのリスクについて説明できる。 | 1 | |
| 物質が原子からできていることを説明できる。 | 2 | |
| 単体と化合物がどのようなものか具体例を挙げて説明できる。 | 1 | |
| 同素体がどのようなものか具体例を挙げて説明できる。 | 1 | |
| 純物質と混合物の区別が説明できる。 | 2 | |
| 混合物の分離法について理解でき、分離操作を行う場合、適切な分離法を選択できる。 | 1 | |
| 物質を構成する分子・原子が常に運動していることが説明できる。 | 2 | |
| 水の状態変化が説明できる。 | 1 | |
| 代表的なイオンを化学式で表すことができる。 | 2 | |
| 元素の性質を周期表(周期と族)と周期律から考えることができる。 | 2 | |
| 自由電子と金属結合がどのようなものか説明できる。 | 2 | |
| 金属の性質を説明できる。 | 3 | |
| アボガドロ定数を理解し、物質量(mol)を用い物質の量を表すことができる。 | 3 | |
| 化学反応を反応物、生成物、係数を理解して組み立てることができる。 | 2 | |
| 化学反応を用いて化学量論的な計算ができる。 | 2 | |
| 電気分解の利用として、例えば電解めっき、銅の精錬、金属のリサイクルへの適用など、実社会における技術の利用例を説明できる。 | 2 | |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 無機化学 | 結晶の充填構造・充填率・イオン半径比など基本的な計算ができる。 | 2 | |
| 代表的な元素の単体と化合物の性質を説明できる。 | 2 | |
| セラミックス（ガラス、半導体等）、金属材料、炭素材料、半導体材料、複合材料等から、生活及び産業を支えるいくつかの重要な無機材料の用途・製法・構造等について理解している。 | 2 | |
| 分析化学 | Lambert-Beerの法則に基づく計算をすることができる。 | 2 | |