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レポート課題：特定用途向け新規材料の提案

近年の技術革新は目覚ましく、様々な分野で新規材料の開発が求められています。本レポートでは、授業で学んだ材料工学の知識を応用し、特定用途に適した新規材料を提案してください。

以下の3つの用途から1つを選択し、その用途に最適な材料を提案、設計してください。提案する材料は、金属、セラミックス、高分子、複合材料のいずれか、あるいはそれらの組み合わせでも構いません。

  1. 宇宙探査機用耐熱材料: 火星の大気圏突入や高温環境下での探査活動に耐えうる、軽量かつ高強度な耐熱材料を設計してください。大気圏突入時の熱負荷、宇宙空間の極低温環境、放射線への耐性などを考慮し、具体的な材料組成、ミクロ構造、期待される特性について論じてください。既存材料の問題点と、提案する新規材料の優位性を明確に示してください。

  2. 次世代自動車用軽量高強度材料: 自動車の燃費向上と安全性向上のため、軽量かつ高強度な車体材料が求められています。アルミニウム合金や炭素繊維強化プラスチックなどの既存材料を凌駕する、革新的な材料を提案してください。強度、剛性、成形性、リサイクル性、コストなどを考慮し、具体的な材料組成、ミクロ構造、期待される特性について論じてください。既存材料の問題点と、提案する新規材料の優位性を明確に示してください。

  3. 人工関節用生体適合材料: 人工関節には、生体適合性、耐摩耗性、高強度、長寿命などが求められます。既存のチタン合金やセラミックス材料を改良、あるいは全く新しい材料を提案し、より高性能な人工関節を実現してください。生体適合性、機械的性質、化学的安定性、製造プロセスなどを考慮し、具体的な材料組成、ミクロ構造、期待される特性について論じてください。既存材料の問題点と、提案する新規材料の優位性を明確に示してください。

選択した用途に対して、以下の項目を網羅して1600字で論じてください。

  • 用途の概要と要求特性: 選択した用途について説明し、求められる材料特性を具体的に列挙してください。
  • 提案する材料: 提案する材料の組成、ミクロ構造、製造方法について詳細に説明してください。図表を効果的に使用してください。
  • 特性予測と根拠: 提案する材料が、要求特性を満たすことを、授業で学んだ知識や理論に基づいて論じてください。科学的な根拠を明確に示すことが重要です。
  • 既存材料との比較: 既存材料と比較し、提案する材料の優位性と課題を明確に示してください。
  • 結論: 提案する材料の将来展望や更なる改良点について述べてください。