萩原 学 (ハギワラ マナブ)

Hagiwara, Manabu

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所属(所属キャンパス)

理工学部 応用化学科 (矢上)

職名

専任講師

外部リンク

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2011年04月
    -
    2013年03月

    日本学術振興会, 特別研究員(DC1)

  • 2013年04月
    -
    2021年03月

    慶應義塾大学, 理工学部 応用化学科, 助教

  • 2013年04月
    -
    2016年03月

    慶應義塾大学, 理工学部応用化学科, 助教(有期)

  • 2016年04月
    -
    2021年03月

    慶應義塾大学, 理工学部応用化学科, 助教

  • 2018年09月
    -
    2019年08月

    ノルウェー科学技術大学, 客員研究員

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学歴 【 表示 / 非表示

  • 2007年04月
    -
    2009年03月

    東京工業大学, 工学部, 無機材料工学科

    大学, 卒業

  • 2009年04月
    -
    2011年03月

    東京工業大学, 理工学研究科・工学系, 材料工学専攻

  • 2009年04月
    -
    2011年03月

    東京工業大学, 理工学研究科, 材料工学専攻

    大学院, 修了, 博士前期

  • 2011年04月
    -
    2013年03月

    東京工業大学, 理工学研究科・工学系, 材料工学専攻

  • 2011年04月
    -
    2013年03月

    東京工業大学, 理工学研究科, 材料工学専攻

    大学院, 修了, 博士後期

学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(工学), 東京工業大学, 課程, 2013年03月

    Study on Nonlinear Phenomena in Piezoelectric Ceramics

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • ナノテク・材料 / 無機材料、物性

  • ナノテク・材料 / 無機材料、物性

  • ナノテク・材料 / 無機物質、無機材料化学

  • ナノテク・材料 / 無機物質、無機材料化学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • セラミックス

  • 圧電体

  • 強誘電体

  • 材料科学

  • 無機化学

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著書 【 表示 / 非表示

  • エレクトロニクス用セラミックスの開発、評価手法と応用

    技術情報協会, 技術情報協会, 2020年08月,  ページ数: 543p

    担当範囲: 第2章・第2節「水熱法を利用した(Bi1/2K1/2)(ZrxTi1-x)O3非鉛圧電セラミックスの作製」(P.82~ P.87)

論文 【 表示 / 非表示

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KOARA(リポジトリ)収録論文等 【 表示 / 非表示

総説・解説等 【 表示 / 非表示

  • 水熱法を活用した高品質ビスマス系非鉛圧電セラミックスの作製

    萩原学, 藤原忍

    セラミックス 54 ( 8 ) 559 2019年08月

    記事・総説・解説・論説等(学術雑誌), 共著

  • ゲーレナイトの圧電材料としての可能性

    武田博明, 保科拓也, 鶴見敬章, 小玉展宏, 萩原 学, 藤原 忍

    日本電子材料技術協会会報 (日本電子材料技術協会)  47 ( 11 ) 11 - 15 2016年11月

研究発表 【 表示 / 非表示

  • ペロブスカイト型BaCeO3:Eu3+蛍光体の合成と酸化還元応答性の評価

    大谷 瞭, 藤原 忍, 萩原 学

    日本セラミックス協会 第34回秋季シンポジウム, 

    2021年09月

    ポスター発表

  • 金属-有機構造体を経由した多孔質Gd2O3:Eu3+粒子の合成と蛍光センシング特性

    蝦名 政崇, 萩原 学, 藤原 忍

    日本セラミックス協会 第34回秋季シンポジウム, 

    2021年09月

    ポスター発表

  • 微細なグレインからなる(Bi1/2K1/2)TiO3–SrTiO3系リラクサー強誘電体セラミックスの作製

    北村 真帆, 萩原 学, 藤原 忍

    日本セラミックス協会 第34回秋季シンポジウム, 

    2021年09月

    ポスター発表

  • Caサイトを複合カチオンで部分置換した熱電変換用CaMnO3セラミックスの作製

    小川竜生, 萩原学, 藤原忍

    日本セラミックス協会 2021年年会, 

    2021年03月

    口頭発表(一般)

  • 粒子サイズを制御した(SrxBa1−x)Nb2O6誘電体セラミックスの作製

    土屋真湖, 萩原学, 藤原忍

    日本セラミックス協会 2021年年会, 

    2021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

  • 高性能な酸化物熱電材料の開発に向けた複合カチオンエンジニアリングの構築

    2020年04月
    -
    2024年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 萩原 学, 基盤研究(B), 補助金,  研究代表者

  • 複合カチオンエンジニアリングによる超低熱伝導性酸化物の設計・合成と熱電特性の向上

    2018年04月
    -
    2021年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 萩原 学, 若手研究, 補助金,  研究代表者

     研究概要を見る

    本研究の目的は、チタン酸系ペロブスカイト型酸化物ATiO3のAサイトに3価と1価のカチオンからなる“複合カチオン”を導入することで、フォノン散乱の増強によって熱伝導率を大幅に低減した熱電発電用のn型半導体を創製することである。計画の初年度にあたる2018年度は、 AサイトにLa3+およびAg+あるいはK+を含む(La1/2Ag1/2)TiO3 (LAT)と(La1/2K1/2)TiO3 (LKT)の2種類の新規物質を候補材料として挙げ、これらのバルクセラミック試料の作製を試みた。まず、LATについて固相法およびゾルゲル法での合成を検討したが、ペロブスカイト相は生成するもののAg+の一部が還元して金属Agを生じるために単相の合成が困難であることがわかった。一方、LKTについては固相法およびゾルゲル法のどちらによっても単相の合成が可能であった。またLKTについては高温焼結過程でのKの揮発によって副相を生じる問題があったが、焼成温度や時間さらには犠牲粉末の使用などの条件を詳細に検討した結果、Kの揮発を抑えることに成功し、単相を保ったまま相対密度90%以上の緻密なセラミックスが得られた。還元雰囲気中で焼成したLKTセラミックスは従来材料のSrTiO3と同様に優れた電気伝導性を示し、K+の一部をBa2+で置き換えることでさらに電気伝導性が向上することもこれまでに明らかとなった。これらの結果から主な研究対象をLKTに定めて今後の研究を進めることとした。

  • Aサイト複合ペロブスカイトのリラクサー相を利用した高温キャパシタ用誘電体の創製

    2016年04月
    -
    2018年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 萩原 学, 若手研究(B), 補助金,  研究代表者

     研究概要を見る

    本研究では、非鉛系のリラクサーであるチタン酸ビスマスカリウム(BKT)系固溶体の組成探索により、広い温度範囲で高い誘電率を示す誘電体を創生することを目的とした。まず水熱法を利用して作製した高品質BKTセラミックスの誘電応答を解析し、BKTが示すリラクサー-強誘電体相転移のメカニズムを明らかにした。また、直流電界および圧縮応力下での誘電応答も測定し、BKTの電界-温度および応力-温度相図を始めて報告した。つづいてBKTに対してチタン酸ストロンチウムを固溶させることでリラクサー相を安定化させるとともに誘電率最大温度を室温付近まで低下させ、広い温度範囲で1000以上の比誘電率を示す誘電体を作製した。

  • 強誘電ドメインの運動性を制御した高温用非鉛圧電セラミックスの開発

    2013年08月
    -
    2015年03月

    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 研究活動スタート支援, 萩原 学, 研究活動スタート支援, 研究代表者

     研究概要を見る

    圧電セラミックスを高温においてアクチュエータとして用いるためには、ドメイン壁の運動の制御が不可欠である。本研究ではまず、高いキュリー温度を有するビスマスフェライト系の固溶体セラミックスにおいて添加物および粒子サイズがドメインスイッチングにおよぼす影響を明らかにした。また、セラミックス内部の欠陥濃度に空間分布をもたせることによるドメインの運動性の制御を目指し、粒界付近にMnイオンが偏在したチタン酸バリウム焼結体を作製した。その結果、Mnイオンを粒界に偏在させた試料では無添加のチタン酸バリウムセラミックスに比べて分極状態の温度安定性が向上することを明らかにした。

  • ハイパワー用圧電セラミックスの非線形応答と損失に関する研究

    2011年
    -
    2012年

    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費, 萩原 学, 特別研究員奨励費, 未設定

     研究概要を見る

    圧電セラミックスは近年、大電界・大振幅のいわゆるハイパワー条件下で駆動されるアクチュエータとしての応用が拡大している。このようなハイパワー駆動下での圧電応答を記述するためには、印加電界に対する圧電歪の非線形性とそれに伴う損失を圧電基本式に導入する必要があり、さらに誘電・弾性効果の非線形性と損失も同時に考慮しなければならない。したがって、非線形性を記述するための基本式には通常多くの非線形項と複素定数が必要であり、これらの定数の間の関係について様々な仮定を置かないと基本式を解くことができない。この問題を解決するため我々は、圧電歪は常に分極に比例し両者の間の位相遅れはないという実験事実に着目し、これに基づいて昨年度までに非線形性と損失を含む圧電基本式を導出した。また、圧電セラミックスの過渡応答波形の解析から非線形性を評価する手法を提案した。
    本年度はハイパワーで励振下での共振曲線の跳躍現象に着目し、非線形圧電基本式を用いた解析により同現象の発現メカニズムを考察した。その結果、同現象が本質的に弾性効果の非線形性に起因するものであり、非線形弾性効果よって生じたエネルギーの等価な2つの振動状態の間の遷移によって起こることが明らかとなった。また、PZT系圧電セラミックスに関して温度やMn添加量を変化させて測定した実験結果の解析により、微視的には非180。ドメイン壁の不可逆的な動きが同現象の起源であること明らかにした。このように、本研究の成果によって非線形性および損失を考慮した圧電セラミックスの評価とハイパワー駆動化での圧電応答の予測が可能になり、さらに非線形現象の微視的な起源が明らかになった。

 

担当授業科目 【 表示 / 非表示

  • 応用化学輪講

    2022年度

  • ナノスケール科学ジョイントセミナー

    2022年度

  • マテリアル科学3

    2022年度

  • マテリアルデザイン科学ジョイントセミナー

    2022年度

  • 自然科学実験

    2022年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 / 非表示

  • 応用化学実験A

    慶應義塾

    2014年04月
    -
    2015年03月

    春学期, 実習・実験

  • 自然科学実験

    慶應義塾

    2014年04月
    -
    2015年03月

    秋学期

 

所属学協会 【 表示 / 非表示

  • 日本セラミックス協会