環境材料学

科目基礎情報

学校	北九州工業高等専門学校	開講年度	令和06年度 (2024年度)
授業科目	環境材料学
科目番号	0070	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	生産デザイン工学専攻	対象学年	専2
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材	【教科書】新版 新しい触媒化学，菊地英一，射水雄三，瀬川幸一，多田旭男，服部 英 共著，三共出版 【参考書】自作資料
担当教員	松嶋 茂憲

到達目標

1. 環境触媒，光触媒，ガスセンサ，顔料の基礎と事例を理解することができる。
2. 量子力学，統計力学，固体物性の基本を理解することができる。
3. 第一原理計算による固体電子構造，種々の物性計算の概要について理解できる。

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安(優)	標準的な到達レベルの目安(良)	未到達レベルの目安(不可)
評価項目1	環境触媒，光触媒，ガスセンサ，顔料の基礎と事例を理解し、説明することができる。	環境触媒，光触媒，ガスセンサ，顔料の基礎と事例を理解することができる。	環境触媒，光触媒，ガスセンサ，顔料の基礎と事例を理解することができない。
評価項目2	量子力学，統計力学，固体物性の基本を理解し、説明することができる。	量子力学，統計力学，固体物性の基本を理解することができる。	量子力学，統計力学，固体物性の基本を理解することができない。
評価項目3	第一原理計算による固体電子構造，種々の物性計算の概要について理解し、説明することができる。	第一原理計算による固体電子構造，種々の物性計算の概要について理解することができる。	第一原理計算による固体電子構造，種々の物性計算の概要について理解することができない。

学科の到達目標項目との関係

専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SA① 数学・物理・化学などの自然科学、情報技術に関する共通基礎を理解できる。

専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解決できる。

教育方法等

概要:

物質及び材料の構造や物性は、すべて電子の振舞いによって支配されている。現代の環境材料の設計や開発は原子レベルで精密制御されており、固体構造やその機能を理解するためには、量子力学や統計力学に基づいた理解が不可欠である。本授業では、環境触媒，光触媒，ガスセンサ，顔料等の具体的な環境材料の実例を紹介した後、量子力学，統計力学，種々の固体物性の基本を説明し、第一原理計算に基づく電子構造や物性計算の基本とコンピューターによる材料設計を紹介する。

授業の進め方・方法:

環境材料学では、初等的でない物理や数学を扱う。納得した理解を得るために、量子力学や統計力学，固体物性の基本に関する練習問題を自ら解くことを勧める。

注意点:

環境材料学では、本科で履修した数学や物理の内容以外に、群論，特殊関数やフーリエ変換等の知識も不可欠である。少なくとも、本科で履修した数学，物理，理論化学をよく復習しておくこと。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	環境触媒	環境触媒の基礎と事例を理解することができる。
		2週	光触媒	光触媒の基礎と事例を理解することができる。
		3週	ガスセンサ	ガスセンサの基礎と事例を理解することができる。
		4週	顔料１	無機顔料の基礎と事例を理解することができる。
		5週	顔料２	無機顔料の基礎と事例を理解することができる。
		6週	量子力学の基礎１	量子力学の基礎を理解することができる。
		7週	量子力学の基礎２	量子力学の基礎を理解することができる。
		8週	統計力学の基礎	統計力学の基礎を理解することができる。
	4thQ
		9週	固体物性１	固体物性の基礎を理解することができる。
		10週	固体物性２	固体物性の基礎を理解することができる。
		11週	固体物性３	固体物性の基礎を理解することができる。
		12週	第一原理計算の基礎１	第一原理計算の基礎を理解することができる。
		13週	第一原理計算の基礎２	第一原理計算の基礎を理解することができる。
		14週	固体結晶シミュレーション１	第一原理計算による物性計算の基礎を理解することができる。
		15週	固体結晶シミュレーション２	第一原理計算による物性計算の基礎を理解することができる。
		16週	定期試験

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	80	0	0	0	0	20	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	80	0	0	0	0	20	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0