慶應義塾研究者情報データベース

総合紹介 【 表示 ／ 非表示 】

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• 高付加価値型ものづくりを実現するための、マイクロ・ナノ領域での材料除去・変形および物性制御に基づく高精度・高効率・省エネ・省資源の加工技術の研究開発に取り組んでいる。特に超精密機械加工、マイクロ・ナノ構造形成、レーザ加工・欠陥修復などを中心に新技術の提案ならびにその原理の解明を進めている。

経歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2000年04月

  -

  2001年09月

  東北大学工学研究科助手

• 2001年10月

  -

  2005年03月

  北見工業大学助教授

• 2005年04月

  -

  2007年03月

  東北大学工学研究科助教授

• 2007年04月

  -

  2012年03月

  東北大学工学研究科准教授

• 2012年04月

  -

  継続中

  慶應義塾大学理工学部教授

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 1991年07月

  吉林大学, 工学部, 機械工学科

  大学, 卒業

• 1994年03月

  吉林大学, 工学研究科, 機械工学専攻

  大学院, 修了, 修士

• 1996年01月

  清華大学, 工学研究科, 精密機械学専攻

  大学院, 退学, 博士

• 2000年03月

  東北大学, 工学研究科, 機械電子工学専攻

  大学院, 修了, 博士

学位 【 表示 ／ 非表示 】

学位 【 表示 ／ 非表示 】

• 博士（工学）, 東北大学, 課程, 2000年03月

研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

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• ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 加工学、生産工学 （精密工学・機械加工学）

• ナノテク・材料 / 材料加工、組織制御 （材料加工・処理）

• ナノテク・材料 / ナノマイクロシステム （マイクロ・ナノデバイス）

• ナノテク・材料 / 複合材料、界面 （応用物性・結晶工学）

研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

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• 超精密加工

• マイクロ・ナノ加工

• レーザプロセッシング

• 電気加工

• ナノメカニクス

著書 【 表示 ／ 非表示 】

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• Ultraprecision Machining and Metrology

  J. Yan, CRC Press, 2025年09月,  ページ数： 352

  担当範囲: 1-352

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  This comprehensive introduction to ultraprecision machining and metrology provides an essential foundation for students and engineers, offering an in-depth analysis of key methods, technologies, and practical applications. Ultraprecision machining is a critical enabling technology for producing high-value mechanical, optical, optoelectronic, and biomedical components with complex geometries and extreme precision. This book delivers a structured exploration of ultraprecision machining and metrology, covering essential topics such as system configuration, tooling, machining mechanism modeling, and surface characterization. Dedicated chapters on surface and subsurface metrology, as well as the machinability of both ductile and brittle materials, make it an indispensable resource for understanding machine design, manufacturing processes, and related materials science. Ideal for students and researchers, this book serves as a vital reference for those working in precision machining, MEMS, advanced manufacturing, and precision metrology.

  • Access to Document (DOI)

• Micro and nanoscale laser processing of hard brittle materials

  J. Yan and N. Takayama, Elsevier B.V., 2019年11月,  ページ数： 242

  担当範囲: 1-242

• Micro and Nano Fabrication Technology

  J. Yan (ed.), Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2018年05月

  担当範囲: 1-959

• Comprehensive Materials Processing: Volume 1-13, Second edition

  Huang W., J. Yan , 2024年01月,  ページ数： 180-204

  担当範囲: Chapter 10.08 Ultra-precision grooving technologies

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  Fabricating microgrooves on part surfaces is a way to provide advanced functionality of the parts, which has recently increased in several fields, such as biotechnology, optics, and aerospace. Considerable progress has been achieved in groove-cutting technology with the equipment development, process optimization and mechanisms understanding. This chapter reviews the ultraprecision cutting technologies for manufacturing of microgrooves and microgroove-based microstructures on various materials. Major cutting methods and their principles/mechanisms for microgrooving have been introduced. The main challenges in the cutting of microgrooves on ductile materials and brittle materials, respectively, are pointed out. Some innovations in groove-cutting technology are also highlighted. Several aspects in demand for further research and development are provided.

  • Access to Document (DOI)

• Advanced Ceramic Coatings: Fundamentals, Manufacturing, and Classification, R. K. Gupta, A. Motallebzadeh, S. Kakooei, T. A. Nguyen, A. Behera (eds.)

  P. J. Liew, J. Yan, C. Y. Yap, Elsevier B. V., 2023年06月

  担当範囲: Chapter 19: Electrical discharge coating with quarry dust powder suspension,  担当ページ： 433-460

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

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• Atmosphere-dependent ablation behavior and mechanism in nanosecond laser processing of CFRP composites

  An H., Qian Y., Guo H., Xu P., Huang H., Yan J.

  Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 210 2026年11月

  ISSN  1359835X

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  Carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is essential in lightweight structural design due to its exceptional mechanical and physical properties. Although laser processing offers an efficient method for machining CFRP, the substantial thermal damage inherent to the ablation process severely compromises structural integrity. To overcome these limitations, this study introduces an argon-assisted laser processing technique that effectively mitigates thermal damage, enabling fabrication of high-performance CFRP components. The laser ablation behavior of CFRP under air and argon atmospheres is systematically compared. Experimental and simulation results reveal that surface roughness and the width of heat-affected zone (HAZ) decrease with increasing scanning speed or scanning pitch. Crucially, argon-assisted laser processing significantly improves surface quality. Compared to processing in air, this approach yields reductions in surface roughness of up to 23.4%. Furthermore, under a laser power of 3.5 W, a scanning speed of 400 mm/s, and a scanning pitch of 30 μm, the HAZ on the right side of the laser-ablated region is reduced by a maximum of 74.3%. The underlying damage suppression mechanism involves laser energy attenuation, enhanced heat dissipation, and suppression of exothermic oxidation reactions. These findings establish argon-assisted laser processing as a promising strategy for high-fidelity manufacturing of advanced composite components.

  • Access to Document (DOI)

• Grain-size-dependent dynamic mechanical response and plastic deformation of the FeCoCrMnNi high-entropy alloy during high-strain-rate impact

  Acta Materialia 2026年07月

  • Access to Document (DOI)

• Numerical study of waterjet-driven single-particle impact in AWJM

  Abdelhameed Y., Maher I., Yan J., El-Hofy H., Hassan M.A.

  International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM) 2026年06月

  ISSN  19552513

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  Waterjet-driven single-particle impact is a fundamental mechanism governing material removal in abrasive waterjet machining (AWJM). To thoroughly investigate the complex fluid–solid interactions underlying this mechanism, a reliable framework that can precisely capture the physical behavior of the waterjet, abrasive particles, and workpiece erosion is essential. Therefore, a coupled numerical model based on smoothed particle hydrodynamics (SPH) and finite element method (FEM) is proposed to provide a physically consistent representation of all relevant impact phenomena. The model incorporated waterjet pressure, impact angle, abrasive mesh size, and particle radial position as the key process parameters. The results of waterjet-driven particle impact demonstrate that induced impact phenomena, particularly the stagnation zone, critically alter particle impact velocity, trajectory, kinetic energy damping across the jet radius. Moreover, the stagnation zone facilitates abrasive particle embedment by acting as a hydrodynamic confinement region that restricts particle escape. Such influences become even more pronounced with larger eroded craters or cavities. This is attributed to the expansion of stagnation region which amplifies hydrodynamic dissipation, deviates particle trajectory, and increases the probability of particle embedment. Notably, the developed SPH-FEM model successfully captured critical physical phenomena during impact that remain beyond the reach of the traditional computational fluid dynamics (CFD) approach. Overall, the revealed phenomena provide in-depth insight into impact behavior and offer clear guidance for devising a mechanistic framework to enhance material removal efficiency.

  • Access to Document (DOI)

• A novel machining program based on real-time two-variable polynomial calculation for fast tool servo diamond turning of freeform surfaces

  Tanikawa S., Yan J.

  Precision Engineering 102   354 - 376 2026年06月

  ISSN  01416359

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  Compared with conventional axisymmetric lenses, freeform surfaces provide more flexibility in designing optical lenses and are expected to expand their demand in a wide range of fields, such as virtual and augmented reality and space telescopes. Fast tool servo-based diamond turning is a promising method for machining ultra-precision freeform surfaces. However, interpolation errors occur in machining programs generated with point cloud data, resulting in large form errors, especially for large-size freeform surfaces. To solve this problem, this study proposes a novel machining program that directly evaluates the optical design equation during machining, instead of using conventional point cloud-based machining programs. This method continuously controls the tool position to its ideal position at each control sampling point using two-variable polynomial calculations, thereby reducing interpolation errors. The polynomial coefficients are corrected based on those of the original design equation by considering the tool radius. The freeform surface machining results demonstrate that the proposed method achieves a 75.7% reduction in RMS form error while replacing a point cloud consisting of 993,600 points with only 20 polynomial coefficients. The proposed method also enables machining of multiple surfaces within a single setup, further demonstrating the effectiveness of the proposed machining program. While the form accuracy of the conventional method deteriorates in proportion to the surface curvature and distance from the spindle rotation center, the proposed approach achieves high-precision machining regardless of variations in such factors, distinctly outperforming the conventional bilinear interpolation method.

  • Access to Document (DOI)

• Laser nitriding enables robust wear resistance in Zr-4 alloy across multiple typical service environments

  Huang H., Xu P., Qian Y., Yan J.

  Tribology International 217 2026年05月

  ISSN  0301679X

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  Due to its low thermal neutron absorption cross-section and adequate irradiation stability, Zr-4 alloys are widely used in nuclear reactors for critical components such as fuel rod cladding and cooling tubes. These components operate under diverse conditions, including high and ambient temperatures, as well as aqueous environments, where they are exposed to mechanical wear and corrosive media. However, the inherently limited surface hardness of Zr-4 alloy leads to poor wear resistance, potentially compromising component integrity. In this study, laser nitriding is employed to enhance the surface properties of Zr-4 alloy across multiple operating environments. Laser irradiation with a power level of 23 W in a nitrogen atmosphere increases the surface hardness to 8.75 GPa, representing a 495 % improvement over the as-received material. The laser-nitrided surfaces exhibit exceptional wear resistance, achieving maximum reductions in cross-sectional wear area of 90.8 % in room temperature air, 98.6 % in room temperature ultrapure water, and 52.1 % in air at 300 °C, compared to the as-received surface. This enhancement arises from the formation of hard nitride phases and a transformation in the dominant wear regime. Electrochemical tests reveal that the polarization resistance of the laser-nitrided surface processed at a relatively high laser power of 19 W is approximately 34 times higher than that of the as-received surface, demonstrating significantly improved corrosion resistance. These findings highlight laser nitriding as a highly effective surface engineering approach for improving the durability of Zr-4 alloy components in nuclear reactors, with important implications for enhancing the reliability of nuclear energy systems.

  • Access to Document (DOI)

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

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• SiC金型切削とナノ構造形成およびグラフェン成膜による高機能ガラス光学素子成形

  閻, 紀旺

  科学研究費補助金研究成果報告書 2023年

総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

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• 切削加工とレーザー加工における微細加工特性の比較

  閻 紀旺

  型技術 41 （ 8 ） 108 - 109 2026年08月

  記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）, 単著, 筆頭著者

• フェムト秒パルスレーザによる溶融石英のマイクロキャビティ加工

  閻 紀旺

  ツールエンジニア 66 （ 8 ） 83 - 87 2025年07月

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 単著, 筆頭著者

• レーザ活用による高付加価値創造マイクロ・ナノ加工

  閻 紀旺

  機械と工具 14 （ 11 ） 8 - 15 2024年11月

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 単著, 筆頭著者

• レーザ微細加工による機能表面の製作

  閻 紀旺

  レーザ協会誌 49 （ 1 ） 20 - 25 2024年11月

  記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）, 単著

• 金属付加製造品のレーザ研磨技術

  閻 紀旺

  砥粒加工学会誌 67 （ 8 ） 440 - 443 2023年08月

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 単著, 筆頭著者

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

• Scale-bridging surface structuring for functional performance improvement of components

  J. Yan

  [国際会議]  7th CIRP CSI Conference on Surface Integrity 2024 （ブレーメン） , 

  2024年05月

  , 

  口頭発表（基調）

• Tool Dynamics-induced Surface Topography Error in Fast Tool Servo-Based Diamond Turning of Micro Dome Arrays

  T. Hashimoto, J. Yan

  [国際会議]  7th CIRP CSI Conference on Surface Integrity 2024 （ブレーメン） , 

  2024年05月

  , 

  口頭発表（一般）

• Influences of tool tip geometry on surface/subsurface damage formation in nanoscratching of single-crystal 4H-SiC

  W. Huang, J. Yan

  [国際会議]  7th CIRP CSI Conference on Surface Integrity 2024 （ブレーメン） , 

  2024年05月

  , 

  口頭発表（一般）

• Ultraprecision manufacturing for small optics

  J. Yan

  [国際会議]  Nanotechnology and Precision Engineering (NPE) International Series Forum （Online） , 

  2024年04月

  , 

  口頭発表（招待・特別）

• 自由曲面加工における工具姿勢に起因する切削メカニズム変化

  川上凜太朗，閻 紀旺

  [国内会議]  精密工学会第31回学生会員卒業研究発表講演会 （東京） , 

  2024年03月

  , 

  口頭発表（一般）

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

• 単結晶硬脆材料のファストツールサーボ切削による自由曲面光学素子の創成

  2025年04月

  -

  2028年03月

  閻 紀旺, 基盤研究(A), 補助金,  研究代表者

受賞 【 表示 ／ 非表示 】

受賞 【 表示 ／ 非表示 】

• 精密工学会沼田記念論文賞

  橋本 剛, 閻 紀旺, 2026年03月, 精密工学会, Time delay compensation in high-speed diamond turning of freeform surface using independent fast tool servo with a long stroke

  受賞区分： 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

• 日本機械学会賞（論文）

  L. Zhang, 佐藤裕亮, 閻 紀旺, 2024年04月, 日本機械学会, Optimization of fast tool servo diamond turning for enhancing geometrical accuracy and surface quality of freeform optics

  受賞区分： 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

• IJEM Best Editor Award

  J. Yan, 2024年01月, International Journal of Extreme Manufacturing (IJEM), IoP publishing

  受賞区分： 学会誌・学術雑誌による顕彰

• 精密工学会論文賞

  Lin Zhang, Allen Yi, 閻 紀旺, 2023年03月, 精密工学会, Flexible fabrication of Fresnel micro-lens array by off-spindle-axis diamond turning and precision glass molding

  受賞区分： 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

• 2022 IJEM Best Paper Award

  Y. Sato, J. Yan, 2023年03月, International Journal of Extreme Manufacturing (IJEM), IoP publishing, Tool path generation and optimization for freeform surface diamond turning based on an independently controlled fast tool servo

  受賞区分： 学会誌・学術雑誌による顕彰

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

• 卒業研究

  2026年度

• 機械工学創造演習

  2026年度

• 機械工学実践研究活動Ａ

  2026年度

• 総合デザイン工学課題研究

  2026年度

• 総合デザイン工学博士研究

  2026年度

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

• 日本機械学会, 

  1997年04月

  -

  継続中

• 精密工学会, 

  1997年04月

  -

  継続中

• 砥粒加工学会, 

  2000年04月

  -

  継続中

• レーザ協会, 

  2022年01月

  -

  継続中

• レーザ加工学会, 

  2009年01月

  -

  継続中

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委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

• 2025年03月

  -

  継続中

  Fellow, Society of Manufacturing Engineers (SME)

• 2024年08月

  -

  継続中

  Fellow, The International Academy for Production Engineering (CIRP)

• 2024年04月

  -

  継続中

  Fellow (foreign), The Engineering Academy of Japan (EAJ)

• 2022年04月

  -

  継続中

  Fellow, The International Society for Nanomanufacturing (ISNM)

• 2022年03月

  -

  継続中

  理事・執行理事・出版部会長・校閲委員長, 精密工学会

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