名古屋大学大学院工学研究科 材料デザイン工学専攻 小山・塚田研究室(計算組織学研究グループ)

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ご挨拶

 当研究室では,フェーズフィールド法(Phase-Field Method,以下PF法)を軸足に,各種材料の組織・特性解析を通じて,材料組織形成の本質理解および先進材料の改良・最適化を実現する普遍的手法の確立を目指した研究・教育を進めています.PF法は,連続体モデルに基づく材料組織形成過程の現象論的なシミュレーション法で,その適用範囲は,現在,デンドライト成長(凝固過程),拡散相分解(核形成,スピノーダル分解,オストワルド成長等),規則-不規則変態,各種ドメイン成長(誘電体,磁性体),結晶変態,マルテンサイト変態,形状記憶,結晶粒成長・再結晶,転位ダイナミクス,破壊(クラックの進展)等々,ほぼ材料学全般に広がっています.このように広範な現象を網羅しているため,複数の組織変化が同時進行している現象も扱うことができ,また外場(応力場,磁場,電場等)作用下における組織形成についても,比較的容易にモデル化できる特徴があります.近年では,イメージベースの材料特性解析とPF法を融合した次世代の材料設計法も注目を集めています.従来,イメージベースの材料特性解析においては,材料の内部組織形態を表すイメージデータには,実験的に測定されたイメージもしくは実際の組織形態を理想化したイメージ等が使用されていましたが,PF法の登場によって,この材料内部組織形態のイメージデータを,PF法の計算結果に置き換える道が拓け,現在,PF法に基づく組織形成過程に関するプロセス解析とイメージベース特性解析を連携させる新しい研究を種々の分野にて展開しております.同時に,大量の実験データと最新の材料設計計算工学の手法を縦横に結びつけることにより,材料開発の圧倒的スピードアップ実現(試行錯誤の圧倒的効率化)を模索する動きが近年世界的に活発化しており,当グループにおいても,データサイエンスにて培われた知見を材料科学・工学に展開する試みを進めています.以上のように現在,材料科学・工学の体系が次のステージにシフトしつつあり,当研究グループでは,次世代の材料デザイン分野の体系構築に,ともに果敢に挑戦する人材を求めています.

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