本研究分野では、接合や被覆をナノ・マイクロレベルで超精細制御するスマートプロセスによって、材料機能を最高度に発現するとともに、環境との調和と共生をめざして、部材構造の構築と最適化をテーマに研究を行っている。コンピュータ支援による造形および溶接システムを駆使した、金属・セラミックス・高分子材料の自在な接合および被覆プロセスを通じ、地球環境にやさしい持続可能な社会への貢献をめざしている。
        
   
准教授
桐原 聡秀
  
 
             
                       
                       
 
  1. 溶接および被覆用クリーン熱源としてのメーザ発振をめざした金属製人工結晶の開発と幾何学構造の最適化
  2. 金属およびセラミックスのパーコレーション構造を有する規則性複合材料の作製と熱および力学特性の評価
  3. セラミックス製マイクロ構造体の精密形成とテラヘルツ領域の電磁波集光効果による生体高分子反応の制御
  4. 誘電体タブレットのマイクロパターニングとテラヘルツ波共鳴を利用した環境汚染物質センシング技術の確立
  5. 口腔内における生体環境の調和をめざしたセラミックス製人工歯冠の成形と構造精度および力学特性の向上
  6. 擬似骨構造を有するセラミックス製スキャフォードの作製とポーラスパターンの設計による生体親和性の発現
    
                       
                       
                   

レーザスキャン造形：金属やセラミックス粒子を分散させた光硬化性樹脂に紫外線レーザを走査し、微小な硬化領域を連続接合することで、複雑形状の構造体を作製する手法である。脱脂および焼結処理を施せば、緻密な金属およびセラミックス構造体へと転換できる。（a）純銅製フォトニッククリスタル：金属の周期構造によりミリ波を多重反射させて、コヒーレントなメーザビームを誘導発振する人工結晶である。（ｂ）銅／アルミナ系サーモダイナミッククリスタル：金属とセラミックスの幾何学構造により、伝熱や力学特性を任意に制御できる人工組織である。
 
                   

マイクロパターン造形：光硬化性樹脂に金属やセラミックスのナノ粒子を分散し、デジタルマイクロミラーデバイスを用いたパターン積層により、微細構造を形成する手法である。脱脂および焼結による緻密構造体への転換も可能である。（c）アルミナ製マイクロリアクタ：誘電体の回折格子によりテラヘルツ領域の電磁波を中央の水溶液セルに集中し、振動励起により生体高分子の反応を制御する。（d）チタニア製マイクロパターン：誘電体タブレットの幾何学配列がテラヘルツ波を共鳴させ、スペクトル解析による環境汚染物質のセンシング精度を向上させる。
 
                   
バイオミメティック造形：個々の人体における歯骨構造をコンピュータトモグラフィやレーザスキャニングにより精密計測し、光造形を用いてバイオセラミックス製の擬似生体組織をオーダメイド成形する手法である。（e）アルミナ製人工歯冠：表面に歯科用のガラス材料をコーティングし、審美性を向上させるとともに実用強度を達成させたセラミックス製インプラントである。（f）ハイドロキシアパタイト製スキャフォード：セラミックスバルク中に球状空洞が規則形成するマイクロ多孔構造を有し、生体環境調和をめざして空孔径を傾斜分布させた人工骨組織である。