基礎材料科学

本書では，材料科学を「マルチスケールにわたる物質の階層性を理解し，その特性を人々の生活に役立つもの（材料）に反映する学問」と定義し，原子サイズから宇宙のスケールまでの広い範囲にわたる物質の性質を理解するために，以下の5章構成とした。 材料の諸性質を理解するうえで，材料内部での構成原子の配列を知ることは重要である。多くの材料は原子が周期配列した結晶であり，結晶学による分類が可能であるが，一方で，周期性を持たない非晶質や結晶とは異なる秩序を持つ準結晶のような比較的新しい材料も存在する。第1章「物質の構造」では，これらの構造に関する記述法や測定法に関して概説する。 第2章「材料熱力学」では，材料のような多数粒子の集合体の巨視的な性質を，熱力学を用いることによって，個々の粒子の運動を記述することなく，少数の変数によって記述する方法を解説する。 第3章「平衡状態図と相転移」では，物質が安定に存在する領域に関する情報を視覚的に得るための方法として，状態図について解説する。状態図は材料科学において，海図のような役割を果たしてくれるので，その読み方を身に付けることで，実際の材料を扱う際の強力なツールを手に入れることができる。 第4章「拡散現象」では，　拡散現象を記述する方程式を紹介し，特に固体内拡散についての基礎理論について解説する。 最後に，電気伝導，光の吸収や放出，磁性，機械的強度などの種々の材料の性質を考える際に，その材料を構成する原子間の結合様式を考えることが有効なことがある。第5章「材料電子論」では，そのような視点に立って，原子間の結合をつかさどる電子の振る舞いの記述法である量子力学について概説し，量子力学をもとにした材料物性の考え方について説明する。 各章の最後には章末問題を設け，その略解を巻末に，詳解をコロナ社のWebページに掲載した。本書の内容の理解と，実際の材料への応用方法の習得に活用していただきたい。