第1章
基礎概念と4つのコア効果
ハイエントロピー材料の概念、歴史、そして独自の性質を支配する4つのコア効果を学びます。 配置エントロピーの計算と相形成の予測について理解を深めます。
歴史と定義
配置エントロピー
4つのコア効果
相形成予測
シリーズ概要
ハイエントロピー材料は、従来の1〜2元素を主成分とする合金設計の常識を覆す新しいパラダイムです。 2004年に台湾の葉均蔚教授とイギリスのBrian Cantor教授によって独立に発見されて以来、 その優れた機械的特性、熱的安定性、耐食性から世界中で活発な研究が行われています。
学習目標
- ハイエントロピー材料の基礎概念と熱力学的基盤を理解する
- 4つのコア効果（高エントロピー効果、格子歪み効果、緩慢拡散効果、カクテル効果）を説明できる
- HEA、HEC、HEOなど様々なタイプのHEMを区別できる
- 主要な合成・プロセス方法を理解する
- 特性評価技術と計算手法を適用できる
- 現在および将来の応用分野を把握する
前提知識
- 熱力学の基礎（ギブス自由エネルギー、エントロピー）
- 結晶学の基礎（結晶構造、単位格子）
- 材料科学入門（状態図、固溶体）
- 機械的特性の基礎（強度、硬度、延性）
章構成
第2章
ハイエントロピー材料の種類
ハイエントロピー合金、セラミックス、酸化物など多様なHEMファミリーを探求します。 組成設計戦略と新興材料クラスについても学びます。
HEA
HEC
HEO
組成設計
第3章
合成・プロセス方法
アーク溶解からアディティブマニュファクチャリングまで、様々なHEM合成技術を包括的に解説します。 プロセス-組織-特性の関係についても学びます。
アーク溶解
放電プラズマ焼結
薄膜形成
積層造形
第4章
特性と評価技術
HEMの機械的、熱的、機能的特性を理解し、XRD、電子顕微鏡、APTなどの 評価技術と計算アプローチについて学びます。
機械的特性
熱的特性
機能特性
評価技術
第5章
応用と将来展望
航空宇宙、エネルギー、触媒、バイオメディカルなど現在および新興の応用分野を紹介します。 機械学習による材料探索加速と持続可能性についても議論します。
構造材料応用
エネルギー応用
触媒応用
ML加速発見