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熱に関するメタマテリアルの原理、設計の効率化、応用、評価

熱に関するメタマテリアルの原理、設計の効率化、応用、評価

～熱特性を任意にコントロールする人工物の考え方 / マテリアルズ・インフォマティクスによる材料探索の効率化 / 熱放射、熱輻射、熱と光のエネルギー変換、中〜遠赤外用光学素子などへの応用の可能性～
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開催日

  • 2025年1月27日(月) 10時30分 ～ 17時00分

プログラム

第1部 メタマテリアル・メタサーフェスの基礎と設計・製作および応用技術

(2025年1月27日 10:30〜11:40)

　金属や誘電体ナノ構造の配列によって製作される極薄の光学素子「メタサーフェス」を形成する研究が近年進展している。代表的な応用として、メタレンズ・偏光素子・ホログラムなどがある。本セミナーでは、メタサーフェスの原理・特徴、作製方法と応用について述べる。

【セミナープログラム】

  1. メタマテリアル・メタサーフェスの基礎
    1. メタマテリアルの基礎
    2. メタサーフェスの基礎
    3. メタレンズの基礎
  2. メタサーフェスの特徴と理論
    1. スペクトル制御
    2. 位相制御
    3. 波面制御
    4. シミュレーションと設計
    5. 加工法
  3. メタサーフェスの応用
    1. メタレンズ・可変焦点メタレンズ
    2. 偏光素子
    3. ホログラフィ
    4. 熱輻射制御
    5. 位相変調素子
  4. まとめ
    • 質疑応答

第2部 熱に関するメタマテリアルとその応用について

(2025年1月27日 12:30〜14:20)

　電磁波の波長と同スケールの構造を持つメタマテリアルを近〜遠赤外線の波長である1〜100μmで作ると熱を制御できる可能性がある。背景となる理論、最近の研究動向、設計指針、材料特性、加工技術等について解説する。

  1. 熱の輻射と物質
    1. キルヒホフの法則
    2. 放射率
    3. 赤外線と物質の相互作用
  2. 中〜遠赤外線工学
    1. 物質パラメータ
    2. 光源とコヒーレンシー
    3. 検出器
    4. 光学部品
  3. 熱とメタマテリアル
    1. メタマテリアル
    2. 赤外線固有の問題
    3. プラズモンとの関係
    4. 設計手法
  4. 材料と加工技術
    1. 熱制御に使える材料
    2. 耐高温材料とその異種界面
    3. 加工技術
    4. 必要な精度の検討
    • 質疑応答

第3部 カーボンナノチューブ熱メタマテリアルとSDGs適用への期待

(2025年1月27日 14:30〜15:40)

  1. 社会的背景と熱メタマテリアル従来例と課題
    1. 地球環境課題 (エネルギー利用、水問題など)
    2. 太陽熱利用温水器、ハイブリッド型太陽電池、太陽熱蒸留器など
    3. 熱メタマテリアル従来技術と課題
  2. カーボンナノチューブ等の熱物性
  3. カーボンナノチューブのメタマテリアルへの応用
    1. 先行技術
    2. 事例紹介 (カーボンナノチューブフォレストメタマテリアル)
  4. カーボンナノチューブ熱メタマテリアルの今後の展望
    1. 事例紹介
    2. SDGs対応について
    • 質疑応答

第4部 メタマテリアルの熱伝導率、熱伝導率測定や予測について

(2025年1月27日 15:50〜17:00)

　フォノン輸送を理解して人工的に熱伝導率を制御する手法やその結果を測定する3オメガ法について実例を交えて概略を解説する。

  1. ナノ構造と熱伝導率
    1. 熱伝導率
    2. フォノン
    3. ナノ構造の熱伝導率報告例
  2. フォノン輸送
    1. フォノン輸送
    2. フォノン平均自由行程
  3. 熱電半導体への応用
    1. 電子輸送とフォノン輸送
    2. ナノポーラス構造
    3. 自己組織化を用いた熱電特性向上
  4. 界面熱抵抗
    1. 塗布熱電材料の熱伝導率
    2. 界面熱抵抗測定
    3. DMMモデルによる界面熱抵抗予測
    • 質疑応答
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講師

  • 岩見 健太郎 氏
    東京農工大学 大学院 工学研究院 先端機械システム部門工学府 機械システム工学専攻
    准教授
  • 島田 敏宏 氏
    北海道大学 大学院 工学研究院 応用化学部門
    教授
  • 古田 寛 氏
    高知工科大学 総合研究所 ナノテクノロジー研究センター
    教授
  • 宮崎 康次 氏
    九州大学 大学院 工学研究院 機械工学部門
    教授
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主催

株式会社 技術情報協会
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  • 文部科学省、経済産業省が設置した独立行政法人に勤務する研究者。理化学研究所、産業技術総合研究所など
  • 公設試験研究機関。地方公共団体に置かれる試験所、研究センター、技術センターなどの機関で、試験研究および企業支援に関する業務に従事する方
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