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材料工学とはどんな学問?研究内容や学び方などを解説

現代社会が求める新機能をもつ材料を開発

材料工学とは、新たな材料を生み出すことや、それらを活用するための技術を開発・研究する学問です。「そのままでは有効活用が難しい」とされている物質でも、加工することによって利用価値の高い「材料」にできます。まず、化学、物理、数学といった科目と、材料工学の基礎を学びます。ここで物質の特性をしっかりと理解し、次のステップとして、現在使われている材料について、実験も交えて身につけていきます。金属、無機、有機材料について横断的に学ぶことで理解を深め、専門的な学びや研究へと進んでいきます。

※このコンテンツは2018年の取材に基づき構成しています

材料工学とはどんな学問?

「材料」に関するあらゆることがテーマ

有効活用するにはそのままでは難しいとされている物質でも、加工することによって利用価値の高い「材料」にできます。このように、新たな材料を生み出すことや、それらを活用するための技術を開発・研究する学問が材料工学です。物質の性質の研究や、材料の大量生産方法など、材料に関するあらゆることがテーマとなります。

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材料工学と他の学問とのかかわり

材料工学は工学系学問の基礎

材料はすべてのものづくりに欠かせませんから、材料工学は工学系のあらゆる学問の基礎であるといえます。また、類似の学問に応用化学があります。材料工学は材料というモノを生み出すことを目指しますが、応用化学では化学変化などの現象を活用することも考えるという違いがあります。

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材料工学では何をどのように学ぶか

金属・無機・有機材料について横断的に学ぶ

まず、化学、物理、数学といった科目と、材料工学の基礎を学びます。ここで物質の特性をしっかりと理解し、次のステップとして、現在使われている材料について、実験も交えて身につけていきます。金属、無機、有機材料について横断的に学ぶことで理解を深め、専門的な学びや研究へと進んでいきます。

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材料工学はこんな人に向いている

1つの材料が人々の生活を大きく変える

材料工学はすべてのものづくりの基盤となる学問です。それだけに、1つの材料や技術の開発が、工業や人々の生活を大きく変える可能性をもっています。また、環境に配慮した加工技術や材料の開発にも、積極的に取り組んでいますから、ものづくりから世界を変えたいという人にはぴったりの学問といえます。

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材料工学を学んだ後の進路と今後の展望

大学院進学率の高さも特徴

卒業後の就職先としては、材料系をはじめとするメーカーが挙げられます。また、特徴的なのが、大学院進学率の高さです。学生の半数以上が進学する大学も珍しくありません。医療、環境問題や宇宙開発など、最先端の課題に挑戦し続ける材料工学では、研究を続けるやりがいも大きいのかもしれません。

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材料工学ではこんな研究をしています

金属の内部に光ファイバを埋め込む

軽くて強いだけでなく、“感”じて“動”く、“感動”的材料を研究しています。金属の内部に光ファイバをセンサとして埋め込むことなどにより、材料の変化をモニタリングできたり、そのほかのまったく新しい機能を与えることができるような、画期的な材料開発の研究に取り組んでいます。(千葉大学 工学部 機械工学科 浅沼 博教授)

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プラスチック材料の加工技術を食品加工に応用

プラスチック材料をはじめとする高分子材料について、その成形技術に関する研究をしています。材料に新たな性質をもたせたり、高品質で生産しやすい加工方法を確立したりすることが目標です。また、そこで培われた技術を食品加工にも応用することで、米粉100%のパンなど、今までになかったものを実現しています。(山形大学 工学部 高分子・有機材料工学科 西岡昭博教授)

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材料工学のここが面白い

無から有を生み出す創造的学問

材料研究はナノスケールの科学的世界から始まり、自動車・鉄道、航空・宇宙、日用・家電、土木・建築、生体・医療、食品などへの応用開発にまで、多岐に広がります。まさに無から有を生み出す、創造的学問と言えます。(千葉大学 工学部 機械工学科 浅沼 博教授)

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材料工学の発展が他分野の発展に貢献

分子レベルの違いによって、物質の特性はさまざまに変わります。こうした違いについて知るだけでも、見える世界はきっと豊かになるでしょう。また、材料はものづくりの基盤ですから、材料工学の発展が他の分野の発展に大きく貢献します。材料工学は私たちの生活を大きく変えるかもしれない、やりがいある学問分野です。(山形大学 工学部 高分子・有機材料工学科 西岡昭博教授)

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取材協力(※学校名五十音順): 千葉大学 工学部 機械工学科 浅沼 博教授 , 山形大学 工学部 高分子・有機材料工学科 西岡昭博教授

もっと先生たちに聞いて見よう

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温度差で発電する夢のエネルギー材料を開発する先生

東京都市大学 理工学部機械工学科
丸山 恵史 准教授

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地震から大切な建物を守るため、"地盤"の未来を考える先生

千葉工業大学 創造工学部建築学科
鈴木 比呂子教授

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乗り物が超軽量化!?先進的な材料を研究する先生

日本大学 理工学部機械工学科
上田 政人 准教授

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材料工学を選んだ理由

素材は性能や品質を決定づけると実感

材料工学という分野があることを知ったのは大学に入学してからのことでした。当初は地味な印象でしたが、学ぶうちにどんな製品でも材料はそのベースとなり、性能や品質を決定づけるという大きな役割を担っていると実感。もっと理解を深めたいと材料工学を学べる研究室を選びました。(千葉大学 工学部 機械工学科 学生)

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「でんぷんからできた皿」に驚く

高校1年生のときから大学は決めていましたが、学部や学科は未定でした。興味をもてる分野を探しているときに、ミラノ万博に出展された「でんぷんからできた皿」を見て、驚くと同時に興味をもち、また、環境問題の解決の糸口になると考え、材料工学に進もうと決意しました。(山形大学 工学部 高分子・有機材料工学科 学生)

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こんなふうに材料工学を学んでいます

電気を流すと素材が動き、形が変わる

アルミニウムに炭素繊維を貼り合わせて電気を流すと熱を発します。すると、炭素繊維は縮み、アルミは伸びるので結果として素材が湾曲するというしくみです。電気を流すと素材が動いて形が変わるなんておもしろいですよね。(千葉大学 工学部 機械工学科 学生)

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耐熱性に優れ環境にも優しいセルロースを研究

再生繊維やセルロイド、バイオマスエタノールの生成などに活用されるセルロース。これを化学的に合成しようとすると、酸や有機溶媒を使うことになり、環境に悪影響を及ぼします。そうした問題をクリアしながら、より耐熱性に優れたセルロースができないかと、その合成方法などを研究しています。(山形大学 工学部 高分子・有機材料工学科 学生)

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実際に材料工学を学んでみて

変形材料を生かした新しい自動車を作りたい

日頃から、どうしてここの素材は金属なんだろう?金属じゃなくてプラスチックにしたらどうなるだろう?と考えるようになりました。大学院へ進み、さらに専門知識を身につけ、将来は変形材料を生かしたまったく新しい自動車や鉄道をつくりたいです。(千葉大学 工学部 機械工学科 学生)

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材料となる物質を分子・原子レベルから理解

材料工学では、原料となる物質を分子や原子のレベルから理解することが求められます。また、材料や技術ができても、実用化するためには、コストや環境への影響など、クリアしなければならない問題はたくさんあります。これらすべてを解決するのは大変ですが、その難しさが大きなやりがいになっています。(山形大学 工学部 高分子・有機材料工学科 学生)

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取材協力(※学校名五十音順): 千葉大学 工学部 機械工学科 学生 , 山形大学 工学部 高分子・有機材料工学科 学生

もっと在校生たちに聞いて見よう

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私のデザインした家でたくさんの人に喜んでもらえる建築士になりたい

日本理工情報専門学校 建築デザイン科
小池 舞香さん

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お客様だけでなく、上司や同僚からも信頼される自動車整備士に!

日本理工情報専門学校 自動車整備科
松本 隼人さん

もっと卒業生たちに聞いて見よう

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経験を積んで、お客様からも会社からも信頼される建築積算士になりたいです!

日本理工情報専門学校 建築デザイン科卒
谷本 貴哉さん

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「ものづくり」 を支える技術。学んだIot技術・AI技術を生かしています

日本理工情報専門学校 電子・情報工学科
笹尾 駿人さん

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現状に満足せず整備士としての高みを目指していきたい!

日本理工情報専門学校 自動車整備科 卒
石田 龍勢さん

材料工学に関連する本

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