教員・研究室紹介

教授

小澤 俊平

OZAWA SHUMPEI

メールで問い合わせ

047-478-0131

研究室
津田沼キャンパス 2号館6階 010602号室
研究室URL
http://www.cit-materials.jp/ozawa/
担当講義
「材料組織学」「セラミックスおよびポリマー材料」「凝固学特論」等

無容器プロセス / 材料科学 / 高温融体熱物性 / 準安定相 / 微小重力環境

研究室概要

本研究室では、金属材料を浮遊させた状態で溶かしたり、その状態から結晶成長させたりできる「無容器プロセス」と呼ばれる技術や、雰囲気中の酸素が極めて少ない「極低酸素分圧環境」を駆使し、従来よりも正確な熱物性に関する研究や、これまでに無い新しい機能や特性を持った材料開発の研究を行っている。これらの研究は、国内外の大学、研究所、企業と共同研究で行っており、現在金属材料分野で問題となっている課題の解決や、未知の現象の解明を目的としている。

研究テーマ

(1) 浮遊法を駆使した高精度熱物性計測


電磁力によって空中浮遊する高温金属

高温融体の熱物性値（表面張力、密度、粘性係数など）は、化学プラントの高信頼性溶接や半導体材料の結晶成長などの数値シミュレーションのために欠かせない重要なパラメータである。しかし、超高温下での正確な物性計測は困難であり、正確なデータが十分に得られていない。本研究室では、電磁浮遊法、静電浮遊法、ガスジェット浮遊法、さらには国際宇宙ステーションでの無重力実験を通じて、非接触かつ高精度な熱物性測定を行っている。これにより、高温プロセスの最適設計や材料挙動の予測精度向上を図っている。


小澤研究室が関係する国際宇宙ステーションでの無重力実験ミッションロゴ

(2) 過冷却を利用した新材料開発

金属や半導体を浮遊させた状態で融解すると、容器からの汚染を完全に防ぐことができるため、高純度な材料を得ることができる。また浮遊させた液体では、融点以下でも凝固しない「過冷却」と呼ばれる特殊な現象が起こり、この状態から凝固させると、通常とは異なる新しい材料が生成する可能性がある。当研究室では、この過冷却現象を積極的に利用して、これまでに無い新しい材料の探索・開発や、結晶成長過程に関する研究を行っている。

(3) 極低酸素分圧下における新しい材料プロセス

酸化しやすいアルミニウムや希土類などを多く含む材料の製造・加工には、雰囲気中の酸素の厳密な制御が不可欠である。また、酸素は金属融体の表面張力や界面挙動に強く影響し、製造プロセス全体に及ぼす効果も大きい。本研究室では、酸素ポンプと呼ばれる特殊な装置を駆使して酸素を極限まで減少させ、これまでは不可能だった反応過程や材料プロセスの制御に挑戦している。


酸素を極限まで少なくするとAl合金の接合性が大きく向上する

これまでの主要な業績

  1. (1) Yusaku Seimiya, Hidekazu Kobatake, Kazuki Tono-oka, Riku Sugahara, Shuya Kurosawa, Suguru Shiratori, Ken-ichi Sugioka, Takehiko Ishikawa, Chihiro Koyama, Yuki Watanabe, Rina Shimonishi, Shumpei Ozawa，
    “hermophysical Properties of Molten Fe–Cu Alloy Measured Using the Electrostatic Levitation Furnace Aboard the International Space Station (ISS-ELF) under Microgravity Conditions”
    ISIJ International, 64 (2024) pp. 2253-2261.
  2. (2) B. Reiplinger, Y. Seimiya, J. Brillo, and S. Ozawa,
    “Density and surface tension of liquid Al, V and their binary alloys measured by electromagnetic levitation”
    J Mater Sci., 59 (2024) 13183–13199.
  3. (3) Yusaku Seimiya; Ryo SHINAZAWA; Tomohiro KATSUMI; Shumpei Ozawa,
    “Surface Tension of Liquid Zirconium Considering Effect of Oxygen Dissolution from Measurement Atmosphere”
    International Journal of Microgravity Science and Application, 41 (2024) 410102.
  4. (4) Kenta Shimomura, Kazuhiko Kuribayashi, Yusaku Seimiya, Suguru Shiratori, Shumpei Ozawa
    “Effects of Oxygen Partial Pressure and Tolerance Factor on Phase Selection of DyMnO3”
    Materials Trans. 64 (2023) PP.2821-2825.
  5. (5) Ryota Ishiguro, Yusaku Seimiya, Naoya Yoshitake, Shumpei Ozawa,
    "Influences of Temperature and Phosphorus Addition on Surface Tension of Molten Cu–P Alloys",
    Mater. Trans. 64 (2023) PP. 267-271.