研究テーマ

インテリジェントな材料設計とアドバンストスマートマテリアル・コンポジットの創造

<研究目的>

当研究室では,エネルギー問題や環境を考え,人の役に立つ材料の開発と発展のために,材料設計による新・高・多機能材料 −スマートマテリアル・コンポジット− の創造を目的としています. そのため,材料の種類を問わず,多種多様な材料開発を行っています. また,実際に人の役に立つ新材料開発のために,原子・ナノ・マイクロレベルからマクロレベルまでの広い範囲で材料設計を行っています.

<設計・開発手法>

複合材料設計,マイクロメカニクス,異方性制御, 原子配列・結晶構造制御,多体相平衡設計,組織設計制御

<研究対象>

構造材料・機能材料・金属材料・有機材料・無機材料・複合材料・センサー・アクチュエーター・形状記憶合金・ピエゾ(圧電)材料・生体材料・チタン合金・水素吸蔵合金・高温材料 磁性材料・高電導性材料・皮膜・薄膜・バルク・プロセス・理論・計算・シミュレーションなど

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スマートマテリアル・コンポジット

一つの材料が外的変化や刺激を関知し,その刺激に対して適切な反応をする材料をスマートマテリアル(Smart Materials)といいます. 複合化によりスマートな機能を付与した材料はスマートコンポジットといいます. 本グループでは、スマートマテリアルの視点から,広く社会に貢献できる新しい高多機能・構造材料を設計・開発し,実用化することを目的としています. このため,本グループでは,ミクロレベルおよび原子レベルからの材料設計手法を開発しかつそれを有機的に取り入れた材料開発を行っております. 研究対象は、機能性複合材料,エネルギー・電池材料,生体材料,マイクロアクチュエータ,マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS),マイクロセンサー,軽量高強度構造材料,超高温材料などが挙げられます.

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異種素材(金属/セラミックス/ポリマ−)の複合化と異方性制御による高機能・多機能“先端材料”の設計

ミクロレベルからの材料設計では,有機系(ポリマー)・無機系(セラミックス)・金属系といった旧来の枠組みにはとらわれず、それら異なる物質系の様々な素材を組み合わせることによって,所定のニーズに対応すべく“目的に設計”される複合材料(Composite Materials)を研究の対象としています. 特に,材料の異方性(Anisotropic Solids)を有効に活用し,かつ微視力学(Micromechanics)という固体内部を考慮した連続体力学の設計手法を開発・駆使し,複合化により様々な機能・構造用スマートコンポジットを開発しております. これにより,圧電素子の複合化によりねじれのでるアクチュエータを開発したり,軽量高強度複合材料や熱膨張の無い特殊材料などを開発しています.

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原子レベルからの材料設計によるインテリジェントな高機能・多機能構造材料の探求

原子レベルからの材料設計では,周期律表上のほとんどの元素を利用し,材料設計開発を行います. また,基礎物性の解明から応用まで実験的にも幅広く研究を行っています. 特に新材料である金属間化合物(Intermetallics)の原子配列・結晶構造・欠陥を制御し,形状記憶合金(Shape Memory Alloys),機能性生体材料(Functional Biomaterials),水素吸蔵合金(Hydrogen Absorption Materials)や高温材料(High Temperature Materials), あるいは超耐酸化被膜材料などの,種々の高機能スマートマテリアルを開発し,またさらなる特性を引き出しています.

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研究場所・共同研究機関などは・・・

いずれも,研究は主に東京工業大学すずかけ台キャンパスにある, 精密工学研究所 R2棟9階をベースに,精研実験棟B棟,D棟および協力関係機関や共同研究機関で行っています. 特に,同じ精研先端材料部門機能材料評価研究分野(兼 総理工材料物理科学専攻材料機能評価講座)肥後矢吉教授・高島和希助教授の研究室とは実験室使用や輪講などを共に行い,良い協力関係にあります. その他,上記の研究の一部は他の研究機関と共同で行い,研究を多方面から多面的に行い,効率よく推進しています.
詳細はスマートマテリアルのページおよび協力機関のリンクをご参照下さい.