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機械システム材料

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教授:向後 保雄
助教:井上   遼

宇宙開発から熱電変換デバイスまで 機械システム材料

航空宇宙分野での応用が進められている、プラスチックを母材とする複合材料や、高い耐熱性を有する炭素やセラミックスを母材とする複合材料の研究を行っています。材料プロセスと力学特性性、耐熱性、耐環境性などの関係を明らかにすることで、よりすぐれた材料の開発を目指しています。また、複合材料の研究で培った熱・機械的特性の解析技術や評価技術を用いて、熱電変換デバイスの構造解析や高信頼性新型デバイス構造創製に関する研究を行い、エネルギー分野への展開を目指しています。
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研究例

超高温耐熱セラミックスおよびその複合材料の開発

超高温耐熱セラミックス(UHTC; Ultra-high Temperature Ceramics)およびその複合材料の開発を行っている。ZrB2, ZrC, HfB2, HfC, SiCなどの高融点セラミックスを複数含む材料を作製し、材料組成やプロセス条件と耐酸化性、熱特性、機械的特性の関係を検討する。これにより、優れた耐熱特性を有する材料開発を行い、ロケットノズルや再突入機体の熱防護材などの高い耐熱性を要求される宇宙構造体への応用を目指す。炭素系の耐熱複合材料であるC/C複合材料についても研究を行っている。

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多孔質体の作製とその応用について研究

多孔質体の作製とその応用について研究している。その一つは、衛星搭載用宇宙望遠鏡への応用を目指した、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)サンドイッチパネルの開発である。コア材としてプラスチック多孔質体を用いることで、の表面精度の飛躍的向上を目指している。また、炭素化した多孔質体の応用としては、アブレーターと呼ばれる耐熱材料の開発を目指している。地球に再突入する飛翔体の耐熱部材として用いられるため、短時間ではあるが極めて高い加熱環境に耐えることが求められる。超軽量構造であることも、宇宙構造体としては不可欠な要素である。

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高信頼性の熱電変換デバイスの開発を目指した研究

高信頼性の熱電変換デバイスの開発を目指した研究を行っている。熱電変換デバイスに用いられる材料について、構造解析に用いるための基礎特性である熱・機械的特性を評価している。得られたデータに基づき熱電変換デバイス構造の熱・応力解析を行いデバイス構造の信頼性を検討する。さらに、より信頼性の高い新型構造のデバイスの創製を目指す。

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