国立大学法人 東京工業大学

講義の概要とねらい

[講義の概要] 本講義では，化学工学的アプローチのベースとなる反応拡散方程式と，材料システム設計の考え方について，基礎から展開までを学ぶ．
[講義のねらい] 社会で実際に役に立つ材料・デバイス開発には，化学工学のシステム的な材料設計手法が有用である．個々の要素技術の高機能化だけではなく，それらを目的性能に応じて統合する必要がある．化学プロセスを例に取ると，反応性を向上させるだけではなく，物質移動特性を考慮した材料や構造の設計が必要になる．本講義では，材料システム設計の基礎として反応拡散方程式について学ぶ．続いて，材料システム設計の適用方法を具体例とともに示す．

到達目標

本講義を受講することによって，
1) 化学工学のシステム的な材料設計手法が，環境・エネルギー分野の先端材料・デバイス開発においてどのように活用されているかを理解することができる．
2) 材料設計の根幹となる反応拡散方程式の基礎的な考え方と解法を習得できる．
3) 材料システム設計に基づいて実際の材料・デバイス開発を行うための考え方を学ぶことができる．

キーワード

化学工学，材料設計，環境，エネルギー，デバイス，反応拡散方程式，数値解法

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

授業の進め方

本講義では毎回小演習を行い，理解度を確認しながら進める．

授業計画・課題

授業時間外学修（予習・復習等）

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100分を目安に行うこと．

教科書

化学工学会教科書委員会 編 『実例で学ぶ化学工学　課題解決のためのアプローチ』 丸善出版, ISBN-13: 978-4621307045
化学工学会 編 『最近の化学工学63 ここまできた膜分離プロセス-基礎から応用-』 三恵社出版，ISBN-13: 978-4864871785
山崎 郭滋 著 『偏微分方程式の数値解法入門』 森北出版, ISBN-13: 978-4627074200

参考書、講義資料等

授業中に適宜資料を配布する．

成績評価の基準及び方法

材料システム設計の考え方，及び反応拡散方程式の解法に関する理解度を小演習，レポートで評価する．

関連する科目

• CAP.I407 ： 化学工学概論（基礎）
• CAP.I417 ： 化学工学概論（単位操作）
• CAP.C421 ： エネルギー操作特論
• CAP.C441 ： 移動現象操作

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修の条件を設けない．