材料工学研究室 ?HP?
担当教員/飴山 惠・太田 美絵
img117

<キーワード>
材質制御、構造解析
<研究テーマ>
高機能・高性能構造用材料の開発

省資源・省エネルギー・環境などの様々な問題を「材料」をキーワードとして解決するための研究を行っています。特に、日本が得意とする「ものづくり」を支える、高機能・高性能な「材料」開発のための基礎から応用までを研究しています。
例えば、材料 は強くなればなるほどねばさが乏しくなります。それを原子サイズのナノレベルからの微視的構造制御方法を駆使して解決し、強くしなやかな材料を創り出します。図は、新しく開発した「調和構造材料」の微視的イメージです。ナノサイズとミクロンサイズの結晶粒を網目状に調和的に配置したこのような材料は、ねばさがある上に強さが2倍以上になります。現代社会が直面する省資源・省エネルギー・環境問題とも「調和」した新しいコンセプトの材料です。医療用パーツや航空機構造用材料などの様々な分野への応用が期待されています。

マイクロ・ナノ加工計測研究室 ?HP?
担当教員/安藤 妙子img119

<キーワード>
MEMS、マイクロ・ナノスケール加工
<研究テーマ>
MEMSを用いた計測・観測技術の開発

マイクロマシン(マイクロ機械システム・MEMS (Micro Electro Mechanical ための研究を行っています。このような微細な寸法の「ものづくり」には新しい技術が必要であり、一方で、寸法が 小さくなることで今まで普通だと思っていたことが普通でなくなる現象が見られます。
そこで、(1)マイクロマシン技術を利用した微細加工技術の研究、(2)マイクロメートル・ナノメートルにおける材料の変形・破壊挙動観測手法の開発およびそれらの現象の調査、といった「ものづくり」に対する基盤研究を、当研究室で行っています。目に見えない大きさの試料を対象にしていますので、まず試験装置の設計・開発から自分たちで行い、世界に一つしかない試験装置を使って実験をしており、これまでにない新しい研究成果を求めて研究を続けています。

材料強度評価研究室 ?HP?
担当教員/伊藤 隆基・小川 文男img115img114

<キーワード>
疲労強度、多軸負荷

<研究 テーマ>
多軸負荷における機械材料の強度 および信頼性評価

高温機器等で用いられる耐熱・耐腐食合金、航空機で使用される軽量・高強度 合金や超合金、電子デバイス用の低融点合金など、幅広い各種機械材料について、材料強度試験、とくに多軸負荷での疲労試験を多数行っています。材料の 変形・破壊特性を実験的に把握し、さらに試験結果の観察と分析・評価、数値解析等を駆使して、材料の強度特性の解明と強度評価手法の開発を進めています。 多軸負荷での疲労試験は、特殊な機構の試験装置を必要とするため、研究室では独自に開発した試験装置を使用し、さらに新たな試験装置の開発も行っています。
したがって、本研究室では、機械材料や材料力学の学習にとどまらず、材料試験装置の制御プログラムの開発や油圧制御の知識も要求されます。研究は、学生と一体となって、楽しくやりたいと思っています。

微小領域破壊制御研究室 ?HP?
担当教員/上野 明・Guennec Morgan Francas Paul Benjaminimg116

<キーワード>
安心・安全な工業製品、地球環境保全
<研究テーマ>
各種工業用材料の微小領域における 破壊制御のための研究

工業製品が使用中に故障したり壊れたりすることなく「安心して安全に」使用できる よう、工業製品の故障や破壊を未然に防ぐための技術は重要です。そのために、 故 障 や 破壊をごく初期の段階で検知し何らかの手だてを施すために必要な研究を行っています。
併せて、「地球環境保全」のために、「省資源」の観点から工業製品を今まで以上に長期間用いるための研究や、「地球温暖化抑止」の観点から炭酸ガスを排出しない水素を用いた工業製品(燃料電池自動車など)を早期に実用化するための研究も行っています。

これらの研究を組織だって推進するための「エネルギーイノベーション材料研究センターREIM (Ritsumeikan Univ. Research Center for Energy-Innovation Materials)」を主宰しています。

制御工学研究室 ?HP?
担当教員/上野 哲・姜 長安img109img110

<キーワード>
磁気浮上、磁気軸受
<研究テーマ>
磁気浮上・磁気軸受システムの開発
??????????
磁気浮上・磁気軸受システムとは、磁気の力を用いて物体あるいは回転軸を非 接触で支持するシステムです。摩擦や摩耗がなく、高速回転が可能、低損失、長 寿命、真空中や極低温環境下でも使用可、アクティブ制御による高度な制御が可能といった特長があります。現在では、磁気浮上列車、ターボ分子ポンプ、エネ ルギー貯蔵用フライホイール、クリーンポンプ、人工心臓用の血液ポンプなどで実 用化されています。
本研究室では、従来のものより小さい磁気軸受の開発や磁気軸受と交流モータを一体化したセルフベアリングモータの開発、磁気浮上用の非接触変位センサの開発などに取り組んでいます。また常電導磁石を用いた磁気浮上だけで無く、超電導体を用いた磁気浮上システムの開発も行っています。

流体工学研究室 ?HP?
担当教員/大上 芳文・福留 功二img112img113

<キーワード>
数値流体力学、工学的応用
<研究 テーマ>
効率的な流体運動解析法の開発と工学的応用

計算機やプログラム開発の研究が進み、複雑な運動方程式を数値的に解くことが主流となっていますが、依然として計算精度や計算時間に改善の余地があります 例えば燃焼を伴う乱流を扱う場合は、数百個の方程式を同時に扱う必要があるために、効率的な計算手法が必須となります。当研究室では、流れ場に固定された物理量を解析する方法(オイラー的手法)と、流体の動きに乗って解析する方法(ラグラン ジュ的手法)の両方について、効率的な計算アルゴリズムの開発を行っています。
このような計算法の開発のみならず、それを用いた工学的な応用も行っています。具体的には「学生フォーミュラ-カーの設計」、「ジェットノズルから発生する空気騒音を低減する研究」、「マイクロガスタービンの設計」、「マイクロ流路内の撹拌・混合の効率化の研究」、「磁気浮上式人工心臓ポンプの開発」などです。

集積化MEMSセンサ研究室 ?HP?
担当教員/木股 雅章

<キーワード>
赤外線、MEMS
<研究 テーマ>
赤外線センサの研究開発

赤外線センサは、真っ暗闇でモノを見ることができるセンサです。このセンサは、 1/1000mmという薄い構造体を空間に浮かせ、断熱することで高い感度を実現しています。こうした構造を作製する技術が、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術です。研究室では、新しい機能を持ったこれまでにない赤外線センサデバイスやいろいろな方式の赤外線センサを作製するプロセス技術に関する研究開発を行っており、電子デバイス、電子回路技術、半導体/MEMSプロセス技術、光学技術、材料技術など幅広い分野の技術を 身につけることができます。赤外線センサの応用分野は、安全・安心・省エネと幅広く、最近では、自動車の安全運転補助装置などに利用されるようになり、今後が期待される技術です。

構造強度学研究室 ?HP?
担当教員/日下 貴之img111

<キーワード>
衝撃工学、複合材料
<研究 テーマ>
機械構造物の強度設計と健全性評価

本研究室では、自動車や航空機などの高速輸送機関の安全性や機能性に関わる構造設計や構造評価を行っています。例えば、自動車の衝突安全や航空機の損傷検出などが代表的なテーマとして挙げられます。中でも、衝撃現象をキーワードとして研究を行っており、炭素繊維強化複合材料などの新素材の耐衝撃性に関する研究や折畳構造を応用した衝撃吸収部材に関する研究などを行っています。
研究では、各種の強度実験や試作開発のほか、CAE(コンピューターシミュレーションの一種)を利用した検討を多用していることも特徴です。最近では、土木建築構造物の 損傷診断にも力を入れており、リアルタイムにき裂発生状況の診断を行えるシステムの開発なども行っています。また、自動車メーカーや航空機メーカーなどと連携しながら進めている研究テーマが多いことも特徴です。

マイクロ・ナノメカトロニクス研究室 ?HP?
担当教員/小西 聡img233

<キーワード>
マイクロマシン、MEMS
<研究 テーマ>
小さな機械(マイクロマシン)の新機能創成と応用

LS(I 集積回路)がコンピュータとなり、コンピュータがネットワーク化して情報も人もモノもつながった。LSI技術から生まれたMEMS(Micro Electro Mechanical(=機械)Systems、メムスと呼ぶ)に代表される小さな機械:マイクロマシンの分野が今注目を浴びている。私の研究対象は、この小さな機械:マイクロマシンの世界である。上述のMEMSは、LSIチップ上にあった微細構造を活用し、機械的な情報、さらには生化学的情報等様々な情報を扱おうとする欲張りな分野である。ディスプレイの画像信号をスィングしてオンオフする大量の小さなミラーや細胞を捕まえ、孔を開け、組み立てたりするバイオチップなど、その用途は拡がり続けている。我々は患者負担の少ない医療への貢献を目指し、小さな機械:マイクロマシンの医療応用に最近取り組んでいる。柔らかな手をもった内視鏡ロボットが既に登場してきており、この道の先を学生諸君と一緒にみたいと思っている。

MEMS情報通信研究室 ?HP?
担当教員/鈴木 健一郎・西野 朋季img228img229

<キーワード>
携帯端末、機械回路
<研究テーマ>
ワイヤレス集積機械回路の研究

微小電気機械システム(MEMS)技術を展開した、無線・光コンポーネントの研究開発を行っています。機械要素の寸法を電磁波と同程度に微小化できることから、機械要素を利用した電磁波の位相と振幅を制御する新たな原理が生まれる可能性がでてきました。この研究は、将来に、マイクロ領域における電磁波と機械振動を融合させた新規研究領域の開拓につながると期待できます。
この研究によって、移動体ワイヤレス通信およびセンシングシステムの高機能化が実現でき、次世代のユビキタスネットワーク社会の基盤構築に寄与することを期待しています。

ファブリケーション研究室 ?HP?
担当教員/谷 泰弘img232

<キーワード>
ものづくり、工具
<研究テーマ>
機械加工工具の簡易創成技術の開発

私たちの身の回りには色んな工業製品があります。それら機械部品の多くは加工機械上で種々の機械加工工具により削りだされています。機械加工工具は次第に摩耗し、ある時間で交換する必要があります。加工に使用されているのは工具のごく表層だけなので、工具全体の交換は資源の無駄遣いにつながります。また交換毎に取り付け状態が変化し、加工精度のばらつきの原因となります。そこで、本研究室では加工機械上で機械加工工具を再生する技術の開発に取り組んでいます。
この技術は加工を行う作業者が最も適した工具を選択したり、種々の工夫をする可能性を高めています。本研究室では、この研究のほかに、簡単な形状の機械加工工具を加工技術者自らが製作できるような支援技術

リズム工学研究室 ?HP?
担当教員/徳田 功・石村 憲意img230

<キーワード>
非線形動力学、生命工学
<研究テーマ>
リズム機構の解明と工学応用

安定して規則的に繰り返される時間的パターンのことを「リズム」と呼びますが、このようなリズムを伴った現象は人間や生命システムを中心として自然界において幅広く見られます。例えば、発声のリズム、音楽演奏のリズム、歩行のリズム、心臓の拍動リズム、生命活動の24時間リズム、ホタルの発光リズム、脳神経系ニューロンの発火活動、天体運動など枚挙にいとまがありません。これらのリズム体が多数集まって、さらに豊かな恊働現象も生まれます。機械工学においても、安定したリズムを持つ発振器や正確に時を刻む時計の開発は重要な基盤技術となります。
我々の研究室では、このように自然界で見られるリズム現象に対して、数理モデルや実験系を構築し、シミュレーションなどを通して理解を深め、そこから得られた知見に基づいてより先進的な機械工学システムを作り出すことを目指しています。機械を主な対象に研究開発を行っています。

パワーMEMS研究室 ?HP?
担当教員/鳥山 寿之img231

<キーワード>
Power MEMS
<研究テーマ>
マイクロマシーニング技術を応用した マイクロ機械設計

ガスタービンは発電プラントから航空エンジンまで幅広く利用されているパワープラントです。例えば航空用ガスタービンエンジンは排出ガスによる地球温暖化を抑えるために、50°Cの暑い砂漠地帯から-70°Cの成層圏巡航まで幅広い温度範囲において、熱効率を大きくして燃料消費率を小さくすることが望ましいのですが、一方でエンジンの構造の強さの限界に到達したり、オゾン層を破壊する汚染物質を生成したりする問題も発生します。
研究室では、この互いに相反する技術的課題を解決するために、ガスタービンエンジンの熱力学サイクルと構造の強さの妥協点を探り、地球環境の未来を見据えた新しいガスタービン技術の研究を行っています。研究対象とするガスタービンエンジンの規模は幅広く、手のひらに乗るような超小型のマイクロマシンから、大型の発電・航空用のものまで網羅しています。

知能マイクロシステム研究室 ?HP?
担当教員/宮野 尚哉・長 憲一郎 img225img226

<キーワード>
非線形力学、複雑システム
<研究テーマ>
非線形科学の機械システムへの応用

1+1=2で象徴されるようなものを超えた現象、即ち、2つのシステムを結合したときに、それぞれのシステムが単独で存在するときには想像もできなかったような複雑な現象 が現れることがあります。力学系においては1+1=2とは限らないのです。カオスと呼ばれる予測不可能な運動や、シンクロナイズドスイミングのように多数の個体が一糸乱れず同じ運動を行う集団同期はそのような現象の代表例です。
複雑な現象を扱う学問が非線形動力学です私たちの研究室では非線形動力学を機械システムに応用する研究を行っています。具体例を挙げると、カオスを応用した暗号通信、乱流からの風力発電、カオス振動による燃料流体混合、集団同期を応用したプラント異常診断等に関する研究を進めています。

循環資源・材料プロセス研究室 ?HP?
担当教員/山末 英嗣img236

<キーワード>
材料プロセス、リサイクル
<研究テーマ>
循環型材料生産プロセスに関する文理融合型研究

大量生産・大量消費・大量廃棄型に代表されるフロー型社会から、すでに蓄積されている資産を有効に活用するストック型社会への転換が求められています。我々の研究室では、材料科学と環境工学に関する知見を活かした自然科学的アプローチに立脚し、産業エコロジーや環境システム工学といったライフサイクル思 考を援用しながら、「ハードとソフトの融合」という学際領域の発展に寄与することを目的として、研究を進めています。最近は、マイクロ波を用いた革新的低環境負荷 型製錬、廃棄物同士の組み合わせによるリサイクルプロセス、古代技術の再生と経験知のサイエンス、リン資源の有効利用に関する研究、基礎熱物性値の測定、そしてこれらのプロセスの社会科学的アプローチによる評価、さらには効率性と健全性を追求した国際資源循環シナリオ構築に関する研究等に注目しています。

バイオメカニクス研究室 ?HP?
担当教員/山本 憲隆img227

<キーワード>
生体力学、腱・靭帯
<研究テーマ>
機械工学で生体の仕組みを解明する

機械工学において自動車や航空機が壊れないように設計するために必要な 材料力学を用いて、生体機能のメカニズムの解明を行っています。さらに、得らた成果を基に、従来治療が困難であった病気の新しい治療法の開発を目指しています。おもに、膝関節の腱・靭帯を対象に研究を行っています。腱・靱帯はコラー ゲン線維からできていて、非常に複雑な構造を持っています。腱・靭帯から、直径 約100マイクロメートルの線維束や直径約200ナノメートルの非常に細い原線維を摘出して、引張試験を行い、微細構造と力学的性質の関係について調べています。また、膝関節にある膝蓋腱の力学的性質を計測するために、荷重を受けた膝蓋腱の伸びを超音波診断装置を用いて画像で捉え、その時の力と伸びの関係から力学的性質を求めています。

環境流体工学研究室 ?HP?
担当教員/吉岡 修哉img222

<キーワード>
再生可能エネルギーの利用、水環境・水処理技術
<研究テーマ>
流体工学に基づく環境技術の研究

流体工学を応用する環境技術を研究しています。特に、再生可能な自然エネルギーの利用技術、コンパクトな水処理技術に注目しています。自然エネルギー利用では、地産地消型の小規模な風力発電技術を研究しています。これは、安全で、かつ風向によらず回転する小型垂直軸風車による風力発電技術です。効率の良い風車ブレードの形状やその運用方法について、風洞実験とコンピューターシミュレーションによって研究しています。水処理技術では、直径がマイクロメートル程度の微細気泡を利用します。微細気泡により水中に酸素やオゾンを急速供給し、水質を改善します。災害に対応できるよう、自立運用が可能でコンパクトな水処理装置を目指しています。さらに、自然の水環境の水質 浄化にも応用するため、ダム湖沼等にてフィールド実験を実施しています。

熱工学研究室 ?HP?
担当教員/吉原 福全img224

<キーワード>
省エネ、高効率エネルギー変換
<研究 テーマ>
資源循環型社会の構築に資する エネルギー変換技術の開発

地球温暖化防止が喫緊の課題となっている今日、CO2排出量を削減しつつ、 継続的にエネルギーを供給できる体制を構築していく必要があり、そのために省エネの推進、資源の循環、新燃料への転換などが求められています。このような背景 の中、当研究室では、省エネの観点からガソリンエンジンの高効率化技術や元々ガソリンエンジンに比べて熱効率の高いディーゼルエンジンですが、窒素酸化物(NOx)やすすなどの微粒子(PM)が多量に排出される傾向があり、これら有害物質の浄化技術の開発を行っています。また、新燃料への転換としてバイオマス資源の利活用技術、固体酸化物型燃料電池(SOFC)の開発などを行っています。

衝撃工学研究室 ?HP?
担当教員/渡辺 圭子img223a

<キーワード>
衝撃波、高速衝突現象
<研究テーマ>
衝撃波を伴う高速衝突現象の解明

衝撃波を伴う高速衝突は、低速負荷時には見られない特異な現象を引き起こすことから物理的に大変興味深い研究課題です。本研究室では衝突により誘起される破壊や波の伝播挙動の解明を主な研究テーマとし、特に最近は砂などの粒状物質集合体を被衝突物とした高速貫入現象の解明に力を入れています。粒状物質集合体は、粒子が不均質で不安定なこと、固体と流体の挙動を併せ持つこと、固体・液体・気体が混ざっていることより、現象が複雑で未解明な点が多々残されています。この研究は、高速衝突現象の基礎を明らかにする内容ではありますが、非ニュートン現象を利用した製品の開発、サンプルリターンやペネトレータなどの惑星探査技術の確立、高速飛散物体に対する防御技術の確立、新しい掘削技術・地質調査方法の開発など、工学的にも意義のある研究です。