2024年度 学院等開講科目 物質理工学院 材料系
有機材料工学実験第一
- 開講元
- 材料系
- 担当教員
- 赤坂 修一 / 芦沢 実 / 岩橋 崇 / 川本 正 / 久保山 敬一 / 宝田 亘 / 大曲 駿 / ZAMENGO MASSIMILIANO / 畠山 歓
- 授業形態
- 実験等 (対面型)
- メディア利用科目
- -
- 曜日・時限
(講義室) - 月5-8 (S8-108,109) / 木5-8 (S8-108,109)
- クラス
- -
- 科目コード
- MAT.P350
- 単位数
- 002
- 開講時期
- 2024年度
- 開講クォーター
- 1Q
- シラバス更新日
- 2025年3月14日
- 使用言語
- 日本語
シラバス
授業の目的（ねらい）、概要
有機材料工学において、実験の原理や実験結果で得られる諸物性の内容を理解する事は必須である。また、化学実験で行う実験操作、物性測定の基礎的操作も、実験を行う際に必ず必要となる。本科目では、赤外線カメラを用いた温度の直接測定と熱伝達の可視化実験と有限要素法解析による熱伝達計算の比較、有機合成のための基本操作の習得、有機分子の構造決定法の習得、懸濁重合の習得、イオン交換樹脂の解析手法の習得、触媒反応による反応速度の評価、生成物の定量方法の習得を行う。
本科目では、実験操作、実験原理、理論との比較などを通して、有機材料に関する基礎を身につけるとともに、教養課程から先端研究までの広範囲の実験に対応できるスキルと理解を向上させることが主たるねらいである。
実験室などの制約で、履修学生数を制限することがある。また履修クォータ、履修順序の変更もある。第１、第３、第４クォータで有機材料工学実験を全て履修すれば、「有機材料工学実験第一、第二、第三」の全内容を履修することができる。
到達目標
本実験を履修することで次の能力を修得する。
１）基本的な化学実験操作、物性測定操作の習得
２）化学反応と分析手法の理解
３）測定による物性値の意味と原理の理解
４）試料作成条件と物性値の関連の理解
５）レポートによる実験方法、実験結果の整理、実験結果に基づく考察などの考え方の理解、また、より高度な実験を行う際の基礎を習得
キーワード
有機材料、材料工学、実験、化学操作、分析手法、物性測定
学生が身につける力
- 専門力
- 教養力
- コミュニケーション力
- 展開力 (探究力又は設定力)
- 展開力 (実践力又は解決力)
授業の進め方
本科目は班編成で進行し、各テーマを順次学んでいく。履修クォータ、履修順序の変更もある。第１、第３、第４クォータで有機材料工学実験を全て履修すれば、「有機材料工学実験第一、第二、第三」の全内容を履修することができる。レポートは期日までに提出しなければならない。なお実験内容の理解、安全やスムーズな進行のためにも事前に実験テキストをよく読んでくることが求められる。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 全体ガイダンス | 実験における注意事項、グループ分け、スケジュール、レポート等について説明する。 |
| 第2回 | ポリマーの熱物性（全4回） 1: 熱伝導率と比熱容量の直接測定、熱拡散率の間接決定 | 異なる方法やセンサーで測定された諸熱物性の比較。有限差分法による数値解析と不確実性の計算。 |
| 第3回 | ポリマーの熱物性（2/4） | 温度変化可視化のための赤外線センサーの使用法入門、フラッシュ法と赤外線センサーを用いた熱拡散率の直接測定 |
| 第4回 | ポリマーの熱物性（3/4） | ポリマー材料における温度変化の時間依存性測定と1次元数値解析結果との比較 |
| 第5回 | ポリマーの熱物性（4/4） | 温度波を用いた熱拡散率の直接測定 |
| 第6回 | 有機エレクトロニクス⼊⾨（全4回） | 有機合成のための基本操作を習得する。有機分⼦の構造決定法を習得する。 |
| 第7回 | 有機エレクトロニクス⼊⾨ (2/4) | 官能基変換：アルコールのヨウ素化 |
| 第8回 | 有機エレクトロニクス⼊⾨ (3/4) | カップリング反応によるチオフェン骨格の構築 |
| 第9回 | 有機エレクトロニクス⼊⾨ (4/4) | 基本的な有機分子の精製及び同定法 |
| 第10回 | 高分子合成の基礎（全4回） １：スチレンの減圧蒸留 | モノマーとして用いるスチレンを精製するために減圧蒸留を行う。 |
| 第11回 | 高分子合成の基礎２：スチレンの懸濁重合 | スチレンの懸濁重合によりポリスチレンビーズを合成する。 |
| 第12回 | 高分子合成の基礎３：ポリイミドの合成 | 無水ピロメリット酸と4,4-オキシジアニリンの溶液重合によりポリアミド酸を得る。ガラス基板上にポリアミド酸溶液をキャストした後に、真空加熱を行い、ポリイミドフィルムを得る。 |
| 第13回 | 高分子合成の基礎４：ポリスチレン、ポリイミドの分析 | ポリイミドとポリスチレンについて、熱重重量分析、FT-IR、粘度測定を行い、脱水閉環反応や耐熱性について考察する。 |
| 第14回 | 安全教育 | 研究室に所属して研究を進める上での安全上の注意事項について学ぶ。 ・レーザー ・高圧ガス ・廃液処理 |
準備学修(事前学修・復習)等についての指示
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね50分を目安に行うこと。
教科書
実験テキストは実験時に配布
参考書、講義資料等
実験テキストは実験時に配布
成績評価の方法及び基準
全出席および全実験履修が原則。実験レポート提出状況と採点結果により成績を評価する。遅刻や提出遅れを繰り返した場合は不合格とすることがある。
関連する科目
- MAT.P351 ： 有機材料工学実験第二
- MAT.P352 ： 有機材料工学実験第三
- MAT.A250 ： 材料科学実験（M, P, C）第一
- MAT.A251 ： 材料科学実験（M, P, C）第二
- MAT.A252 ： 材料科学実験（M, P, C）第三
履修の条件・注意事項
履修条件は特に設けないが、関連する科目を履修していることが望ましい。