シラバス
※学期中に内容が変更になることがあります。

2020年度


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△特別講義Ⅲ
Special Topics III
2単位/Unit  秋学期/Fall  京田辺/Kyotanabe  講義/Lecture

鴻池 健弘 武信 弘一 山崎 博樹 廣田 健
徳留 弘優

<概要/Course Content Summary>

日本の電子・電気産業を支える電子部品を理解するための基礎として,半導体の原理,およびその応用としての光触媒について学ぶ。また電子機器に使用されるガラスやセラミックスを中心とした電子材料,特に誘電体,圧電体,磁性体に焦点を当て,それらに特徴的な物性,その物性の起源,製造方法,電子・電気産業における応用について学ぶ。さらに今後益々重要となるエネルギー技術について,燃料電池を中心に解説する。 
なお,本科目は「学習・教育目標 B 化学分野における専門知識の修得(2)専門応用」に含まれ,無機化学分野の専門応用知識を学習することになる。

<到達目標/Goals,Aims>

産業界で使用される無機材料を基にした電子部品,それらを組み合わせたデバイスや高度に組み合わされた機器システム等を知り,大学で学ぶ知識がどの様に活用されているかを理解できるようになる。

<授業計画/Schedule>

(実施回/
Week)
(内容/
Contents)
(授業時間外の学習/
Assignments)
(実施回/ Week) 1 
 
(内容/ Contents) 1.半導体によるエネルギー変換の基礎 
1-1 半導体の電子構造と設計 
1-2 半導体によるエネルギー変換(太陽電池,熱電変換) 
1-3 半導体微粒子の設計と合成 
(授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 2 
 
(内容/ Contents) 2.光触媒の基礎 
2-1 光触媒とは 
2-2 光触媒の反応形態と粒子設計 
2-3 光触媒微粒子の合成 
2-4 実用化事例 
(授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 3 
 
(内容/ Contents) 3.光触媒によるエネルギー変換 
3-1 人工光合成とは 
3-2 光触媒による水分解水素製造技術 
4.企業における材料研究と研究者としての個人 
5.まとめ 
(授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 4 
 
(内容/ Contents) 電子セラミックスの概要,電子セラミックス界の3つのスーパーマテリアル(チタン酸バリウム,PZT,フェライト)について,電子部品セラミックスの製造方法,さまざまな電子セラミックスについて。  (授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 5 
 
(内容/ Contents) 誘電体セラミックス(歴史,誘電性の起源,強誘電体との常誘電体,コンデンサ,フィルタ,誘電体共振器,応用例,工業的な製法)  (授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 6 
 
(内容/ Contents) 圧電体セラミックス(歴史,圧電体とは何か,圧電性の起源,強誘電体と圧電体,応用例,工業的な製法)  (授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 7 
 
(内容/ Contents) 磁性体セラミックス(歴史,磁性の起源,結晶構造と磁性,ソフトフェライトとハードフェライト,応用例,工業的な製法)  (授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 8 
 
(内容/ Contents) 1. 講義の全貌紹介 
2. 環境を考慮したエネルギー変換装置開発のための方法論 
  2. 1. 日本及び世界の燃料電池開発動向 
  2. 2. 将来のエネルギー変換装置 
  2. 3. 材料開発,プロセス開発の関り合い 
質疑応答 
(授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 9 
 
(内容/ Contents) 3. 超高効率発電技術の燃料電池について 
  3. 1. エネルギー変換装置の効率(脱カルノーサイクルへの動き) 
  3. 2. 各種エネルギー変換装置の概要 
質疑応答 
(授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 10 
 
(内容/ Contents) 3. 超高効率発電技術の燃料電池について(続) 
  3. 3. 自動車用,家庭用として期待される固体高分子形燃料電池 
  3. 4. 小型から大型まで期待される固体酸化物形燃料電池 
質疑応答 
(授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 11 
 
(内容/ Contents) 4. 実用化段階の燃料電池について 
  4. 1. 溶融炭酸塩形燃料電池 
  4. 2. リン酸形燃料電池 
5. まとめ 
質疑応答 
(授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 12 
 
(内容/ Contents) 1.ガラスの基礎知識と用途1 
ガラスの特徴を他の材料と比較し,ガラスの歴史,定義,特性,製造プロセスについて解説する。 
(授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 13 
 
(内容/ Contents) 2.ガラスの基礎知識と用途2(窓ガラス,ビンガラス,医薬・理化学用ガラス) 
ガラスの一般的用途である窓ガラスとビンガラスについて解説し,比較的広く用いられている特殊ガラスであるホウケイ酸ガラスと比較,解説する。 
 
(授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 14 
 
(内容/ Contents) 3. ガラスの基礎知識と用途3(ディスプレイ用ガラス,結晶化ガラス) 
特殊ガラスの大きな市場であるディスプレイ用ガラスおよび結晶化ガラスについて紹介し,それぞれの組成,特性,製造プロセス,用途について解説する。 
(授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 
(実施回/ Week) 15 
 
(内容/ Contents) 4.ガラスの基礎知識と用途4(ガラス繊維,粉末ガラス) 
一般にはガラスとして認識されない特殊ガラスの様々な用途について紹介し,それぞれの組成,特性,製造プロセス,用途および新しいガラスについて解説する。 
(授業時間外の学習/ Assignments) 復習を行うこと 
 

第1~3回(廣田,徳留) 
第4~7回(廣田,鴻池) 
第8~11回(廣田,武信) 
第12~15回(廣田,山崎)

<成績評価基準/Evaluation Criteria>

平常点(出席,クラス参加,発表,グループ作業の成果等)  20%  出席状況,質問状況などを見ながら,平常点を評価する。 
小レポート  20%   
小テスト  60%  各授業の終わりに15分程度の小テストを課し,評価する。 

 

<成績評価結果/Results of assessment>   成績評価の見方について/Notes for assessment

    

登録者数

成績評価(%)

評点
平均値

備考

A B C D F
25 36.0 48.0 8.0 8.0 0.0 0.0 3.1

<参考文献/Reference Book>

Kingery, Bowen, Uhlmann  『セラミック材料科学入門(基礎編)-Introduction to Ceramics-』第4版 (内田老鶴圃、1987年)
 

一ノ瀬 昇  『電気電子機能材料』改訂二版 (オーム社)
 

J.N. イスラエルアチヴィリ  『分子間力と表面力』(朝倉出版、1996年)
 

中澤 達夫 他  『電気・電子材料-電気・電子系教科書シリーズ11-』初版 ((株)コロナ社、2005年)
 

 

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