大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
🏠
🏠
A.①照明の歴史や、マッチ、燧石(火打石)、ライターなどについて学んだ。圧電についても学んだ。 ②マイクの音量デバイスには、オーディオインターフェース、ミキサー、マイクプリアンプ、デジタルレコーダーがある。 ③スピーカーは、電気信号を音に変える装置である。電流がコイルに流れると磁場が発生し、固定された磁石との間で力が生じる。この力でコイルに取り付けられた振動板が前後に動き、空気を振動させることで音波が発生する。音の大きさや高さは電気信号の強さや周波数によって変化する。
A.
A.①マッチの頭薬は硫黄、松ヤニ、ニカワなどで構成されており側薬は赤リンと硫黄アンモニウムなどで構成されていると分かった。もし黄リンを用いてしまうと自然発火してしまうと分かった。照明に関して学んだ。圧電素子やスピーカーなどについても学んだ。②イヤホンについて調査して圧電セラミックスたダイナミックスの２つについて議論した。圧電セラミックスとは、電圧を加えると変形し、逆に力を加えると電圧が発生する機能性セラミックスのことであると分かった。ダイナミックスとは一般的に力学や動力学を意味し、変化や相互作用、動きなどの概念を表す言葉だと分かった。③圧電素子とは、力を加えると電圧が発生し圧電効果がおき、逆に電圧を加えると変形する逆圧電効果の性質を持つ電子部品だと分かった。黄リンが自然発火してしまうのは、低い温度で空気中の酸素と反応しやすく、発熱して燃え始めるためだと分かった。特に、粉末状や液状の場合は、発火点が低く、自然発火しやすい性質を持つためマッチには用いれないと分かった。
A. プラズマとは気体が非常に高温や強い電場などによって電離して、電子とイオンが自由に動けるようになった状態のことで、電子が基底状態に戻るときに光を発する。光をつけるために、摩擦、燧石、マッチという時代変化をしてきた。燧石とは石英を主体とした非常に硬く緻密な岩石で、金属と打ち合わせると火花が散る。これによって火をつけることができる。ライターには燧石タイプと電子式があり、圧電素子という力を加えると電圧が発生して火がつくものを利用している。 グループワークではスピーカーの材料について調べた。車内スピーカーの一種としてピエゾスピーカー「PiezoListen?」を選んだ。これは約0.49ｍｍという薄さで、設置場所を選ばずに高音圧・広音域な音を出すことができる。このスピーカーは圧電素子の振動の原理を利用したスピーカーであり、圧電体を使ったものである。 事後学習ではマッチと危険物について調べた。マッチは薬頭の成分として硫黄、マツヤニ、ニカワが燃焼剤として、酸化剤として塩素酸カリウムが使用されており、側薬には発火剤として赤リンと硫化アンチモンが使用されている。赤リンは黄リンを不活性ガス中で加熱して得られている。黄リンはリン鉱石に珪石やコークスとともに融解し蒸気として得たものを冷却して黄リンとなる。赤リンと硫化アンチモンは消防法上で危険物として取り扱われており、赤リンは第二類危険物(可燃性固体)、硫化アンチモンは第一類危険物(酸化性固体)に分類されている。
A.①?③を以下に示す。 液晶について、自らは発光しないためバックライトが必要となる。iPhone１１のバックライトにはLED（発光ダイオード）が使用されている。一方有機ELは自ら発光するためバックライトは必要ない。 マッチについて先端についている火をつける部分を「頭薬」、マッチ側の側面についているザラザラした部分を「則薬」という。頭薬には酸化剤として塩素酸カリウム、則薬には発火剤として赤リンが使われている。黄リン：P４が使われる時代もあったが、毒性や自然発火の危険性から安全マッチ（赤リン：P８使用）が開発された。 マッチ以前は火打石（燧石：すいせき）が使われていた。これは紀元前5000年前から材料として使われていたと考えられている。この摩擦による発火原理がマッチにも応用されている。ほかのタイプのマッチは「圧電素子」によるもので、火花放電を起こさせ、ガスに着火させる。 圧電素子とは圧力をかけると分極する、すなわち力学エネルギーを電気エネルギーに変えることができるものである。このようにエネルギーを別のエネルギーに交換するものを機能性材料という。ほかにも電気エネルギーを磁力に変える磁性体などがあり、これらの材料はスピーカーに応用されている。スマートフォンに使われているのは2つのうち軽い圧電スピーカーである。 ②演題 音を楽しむスピーカーの材料を調べましょう グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 マイクに使われている機能性材料は圧電材料、電極材、誘電体でその機能はで声を電気信号に変換することである。 スピーカー使われている機能性材料は磁性材料（ネオジム磁石）、導電材でその機能は電気信号を音に変換することである。 ③トピック名 光源の歴史について 光源の歴史について、最初はロウソクである。パラフィンが燃えて（700℃）色を発する。続いて電球である。タングステンが燃えて（3000℃）色を発する。続いて蛍光灯である。真空管の中を電子が移動することによって色を呈する。プラズマとは原子が電離した状態でおよそ10000℃と予想される。
A.第十三回目の授業では、照明、マッチについて学びました。マッチは大きく分けて、硫黄・松やに・にかわ・赤リン・硫黄アンモニウムを含む頭薬と則薬に分かれており、二つを擦ることで発火する仕組みとなっています。赤リンを黄リンに帰ると自然発火をしてしまうため危険であることも学びました。 グループディスカッションではAirPodsの磁性体、ネオジウムについて調べました。また、AirPodsの材料や製造工程なども調べることで工業化学の視点からのAirPodsの仕組みを理解しました。 復習の内容として、マッチの開発の歴史を調べました。マッチの歴史は、1680年にイギリスのボイルが世界初のマッチを開発したことで始まりました。1827年にはイギリスの薬剤師ウォーカーによって発明されたフリクションライトと呼ばれた摩擦マッチが発明されました。1831年にはサムエル・ジョーンズが浸酸マッチを開発したことで得マッチが普及していきました。
A.
A. 紅花（ベニバナ）と藍（アイ）は、日本の伝統的な染料として古くから利用されてきた。最上藩では紅花が地域経済に貢献し、赤色素カルタミンは衣類や化粧品に使用された。藍染めは「ジャパンブルー」として海外でも評価され、抗菌・防虫効果を持つインディゴが実用面でも優れている。山形大学の研究者らはカルタミンの構造解析に貢献し、染色技術の向上に寄与した。 顔料の歴史では、岩絵の具や油絵の具が重要な役割を果たしてきた。岩絵の具は天然鉱石を粉砕して作られ、膠をバインダーとして使用する。一方、油絵の具では乾性油が用いられ、顔料を均一に分散させて強固な塗膜を形成する。顔料とバインダーの相性や製法によって、発色や耐久性が大きく左右される。 現代のディスプレイや撮像素子には、RGBやCMYGのカラーフィルターが使われ、紫色顔料には耐光性・耐熱性に優れた無機材料が用いられる。色素含有レジスト工法や多層干渉フィルターにより高解像度と色再現性が実現される。ITOガラスは高い透明性と導電性を持ち、スパッタリング技術で製造される。環境負荷の低減と持続可能な材料開発が今後の課題である。
A.①マッチの頭薬には硫黄やマツヤニ、膠などが使われ、側薬には赤リンや硫化アンチモンが含まれている。赤リンは黄リンと同じ元素からなる同素体であるが、性質は大きく異なる。まず、黄リンは非常に不安定で、空気中でも自然発火するほど危険であり、水中での保存が必要である。また、猛毒で、皮膚に触れると火傷や中毒を引き起こす恐れがある。一方、赤リンは空気中でも安定していて安全に扱えるが、粉末状だと粉じん爆発の危険があるため、密閉容器での保管が望まれる。 今回のグループワークは、音を楽しむスピーカーの材料を調べましょうである。 ②演題は音を楽しむスピーカーの材料を調べましょうであり、グループ名はイヤホン班、属した人は、佐藤光介、佐藤優生、中川一生、HUYNHVINH KHANG、鈴木奏逞、須藤春翔であり、役割は調査係。 スピーカーとしてソニーのイヤホンを挙げた。 ダイナミックスピーカーには、永久磁石や、フェライト磁石のような材料が用いられていることが分かった。 ③私は、赤リンと黄リンの構造と性質の違いについて調べてまとめた。 黄リンと赤リンは、同じ元素リンの同素体であるが、構造の違いにより性質が大きく異なっている。黄リンはP?という分子構造を持ち、不安定で空気中でも自然発火しやすく、猛毒でもあるため水中で保存される。一方、赤リンは高分子構造で安定しており、空気中でも安全に扱えるため、マッチなどに利用されている。 こうした構造の違いが反応性や安全性に影響することは、化学物質を取り扱ううえで非常に重要であるのだと感じた。
A.【講義の再話】 照明として、18世紀まではろうそくが使われていました。これはパラフィンを燃焼させたときの炎を利用したもので、温度は内炎で300度ほど、外炎で1200度ほどになります。その後18世紀にガス灯が、19世紀に白熱灯が、19世紀末に蛍光灯というように照明は移り変わっていきました。蛍光灯は放出された電子が水銀に当たり紫外線を放出し、それが蛍光物質に当たることで光っており、この電子の温度は数千?数万ケルビンにもなります。火をつける製品にはライターがあり、これにはフリントを用いるものと圧電素子を用いるものがあります。圧電素子はスピーカーにも使われ、電気信号を圧力に変換し振動させて音を発生させています。 【発表の要旨】 演題:音を楽しむスピーカーの材料を調べましょう グループ名：イヤホン 共著者名：坂本彩夏、石毛翼、内藤樹、宮入丈、藤森隼也 役割：調査 イヤホンについて、どのような形式があるか調査した。イヤホンには圧電セラミックスとダイナミックスという形式がある。 圧電セラミックス式のイヤホンは、圧電素子が電圧を加えると伸び縮みする逆圧電効果を利用している。電気信号が圧電素子に伝わることで圧電素子が振動し、振動版に伝わることで音が鳴る。 【復習の内容】 ダイナミックス式のヘッドホンについて、仕組みを調査した。 このスピーカーはダイアフラム、ボイスコイル、マグネットからなり、ボイスコイルに音楽信号が流れることで磁力が変化し、永久磁石と引き合うことで振動し、ボイスコイルとつながっているダイアフラムも振動して音が発生する。 一般的なダイナミックスピーカーに用いられている材料として、ダイアフラムにポリエチレンテレフタレート、ボイスコイルに銅線やアルミニウム線、マグネットにはネオジム磁石が使われる。
A.① 授業では、火や音の発生原理について解説があった。まず、高温を維持するにはタングステンのような耐熱性の高い金属が必要であることや、プラズマ状態は電子が活性化した状態であることを学習した。マッチの構造では、頭薬に硫黄や松ヤニ、ニカワが使われ、側薬に赤リンが使われていると説明され、マッチ以前は火打石が使われていたこと、ライターには火打石式や電子式があることも学んだ。音の話では、ダイナミックスピーカーと圧電スピーカーの違いに触れた。 ② マイク 白澤拓磨、松田天、鈴木佑涼 自分の班では、マイクにおける音量デバイスについて調査した。音声を電気信号に変換する仕組みには、ダイナミック型やコンデンサー型などの種類があり、それぞれ感度や用途が異なる。音量の調整には、ゲインコントロールやアンプが用いられ、小さな音を増幅して適切なレベルにする。また、周囲の雑音や音割れを防ぐために、ノイズキャンセリング機能やリミッターの仕組みも併用されることがある。 ③ 高温を保つには、炭素よりも融点が高いタングステン(約3000°C)が用いられることが分かった。また、プラズマは電子が基底状態と励起状態を行き来する状態で、エネルギーが高く、マッチは頭薬(硫黄、松ヤニ、ニカワ)と側薬(赤リン)から成り、以前は火打石が火を起こす手段であったことを理解した。そして、ライターには火打石式と電子式があり、音の装置では、ダイナミックスピーカーは磁石を用いて重いが高音質、圧電スピーカーは軽いが音が荒いという特徴を学ぶことができた。
A.①ディスプレイの仕組みについて復習したのち、スマホのディスプレイが液晶ディスプレイか有機ELディスプレイかを調べてみようということで、半数が有機ELであることが分かった。有機ELはカラーフィルターがない分消費電力がより少なくなるということを教わった。また、マッチの頭薬に松脂や膠、側薬に赤燐、硫化アンモニウムなどが使われていてマッチが誕生する前は火打石が使われていることを学んだ。 ②「音を楽しむスピーカーの材料を調べよう」グループ名：いろはす、宮内、山口、平方、佐々木、役割：可視化、調査 イヤホンのスピーカーを選び議論した。ダイナミックスピーカー型のものでコイルと振動版が磁石で動いて音を出している仕組みを知ることができた。議論ではイヤホンのスピーカーはダイナミック型ではないのではないかという意見もあったが、ここでは主流のダイナミック型を選んだ。 ③「音を拾うマイクの構成材料」としてコンデンサーマイクを選んだ。コンデンサーマイクにはテンションリングがありマイクの音を拾う部分のダイヤフラムを円形に張って固定する枠割の部品である。以前は真鍮が使われていたが、現在はナイロンに変わってきている。
A. マッチを構成するものについて授業で触れていった。マッチの頭薬の部分には黄リンではなく赤リンが使われており、ほかに硫黄や松脂などが含まれている。火打石についてもの学んだ。火打石の漢字は燧石とも表記される。ダイナミックスピーカーも授業の後半に登場した。ダイナミックスピーカーとは電気信号を受信しボイスコイルの振動、コーン紙の振動によって音が発生する。 今回の授業の演題は音を楽しむスピーカーの材料を調べましょうであり、共同著者は中川、鈴木、佐藤、HUYNHVINH KHANG、須藤であった。私たちの班ではイヤホン（ソニー製）について調べた。今回のイヤホンはダイナミックスピーカーというものであり、材料には永久磁石、フェライト磁石が使われていることが分かった。 復習では以下の内容を行った。マイクは音波を機械的振動に変換する薄膜ダイアフラム（ポリエステル膜や金属蒸着膜）、その振動を電気信号に変換するボイスコイル（銅線巻線）、磁界を提供する永久磁石（フェライトまたはネオジム磁石）で構成される。これらを支持・保護する筐体（アルミ合金やABS樹脂）、共振を制御する吸音材、電気信号を伝送するリード線および真鍮端子（金メッキ）などの材料を併用している。
A.音を拾うマイクの構成材料は、振動膜：ポリエステルフィルムに金属蒸着のアルミなど。固定電極は金属でケースや保持材：金属（ステンレスなど）。 要求される特性は、軽くて、振動しやすく、静電容量の変化を正確に拾えること。また、電気的に安定し、耐湿性・耐久性があること。 材料の製造・工夫：薄膜蒸着技術で超薄い金属膜を作成する。機械的振動が忠実に電気信号に変換されるよう、高精度加工。 ・マッチと危険物について。 マッチの頭を擦ることで摩擦熱が発生し、赤リンが白リンに変化して発火よって、可燃物に引火する。材料は頭薬（可燃部）：硫黄、塩素酸カリウム、赤リン、ガラス粉など。軸木：白樺や杉などの軟らかい木。擦り薬（側薬）：赤リン、硫化アンチモン、ガラス粉など。製造方法は軸木を切断し、表面処理。また、頭薬を溶液で調合し、先端に浸して乾燥し、側薬を紙に印刷して乾燥させる。 危険物取扱者との関係は、マッチに使われる塩素酸カリウムや赤リンは「危険物」に該当するため、取扱いや運搬、保管には「危険物取扱者（乙種第1類や第6類）」の資格が必要になる場合がある。 ・電池の構成材料とその構造 1 使用される主な材料は 正極：リチウム金属酸化物 負極：グラファイト 電解液：有機溶媒＋リチウム塩 セパレータ：微細なポリエチレンやポリプロピレンのフィルムである。 作り方 ①電極材料を粉末にしてスラリーにし、アルミ箔や銅箔に塗布する。 ②乾燥して電極を作り、ロール状に巻いてセルを構成する。③電解液を注入して密閉する。 特徴は高エネルギー密度、繰り返し充電可能、小型・軽量する。
A.１．講義の再話 ヒトの生活の中で、電池は必要不可欠 スマホ、ノートPC等のモバイルデバイス 自動車、あらゆる電化製品が使用できない 2. グループ名 テストがやばい メンバー 今山華百 松本碧衣 鈴木純奈 青木優奈 永井里菜 SONY WH1000XMS 磁性体を使った ダイナミックドライバー ネオジム 磁石 現在 ハイドラ、ノイズキャンセリング、空間オーディオ、高性能が参加している 3.復習 家にある家電について調べてみた、とくにスマホについては興味があるので電池について調べた。，最近バッテリーの劣化により、充電がたまらなくなっていたので良い機会になった。
A. 照明の歴史は火から始まる。火の原料は炭素であり、燃やすことで光エネルギーを得る。この時の温度は700℃ほどである。電球はタングステンを原料とし、2000℃ほどになる。どちらも熱エネルギーを光エネルギーに変換している。蛍光灯はプラズマにより発光する。その温度は10000℃ほどになる。こうして照明は変化してきた。火をおこすにも様々な技術開発がされてきた。現在使われる火をつける方法はライターであり、フリント式と電子式がある。フリント式は火打石が組み込まれており、金属を回転させることで火打石との摩擦で火花を起こす。電子式は圧電素子が組み込まれており、手で押す圧力を電圧に変換して火を起こす。ライターの前に使っていたのはマッチである。頭薬に塩素酸カリウム、硫黄などが使用される、側薬には赤リン、硫化アンモニウムなどが使用されている。互いを擦った摩擦熱で薬品を反応させ着火する。マッチの前は火打石を使用していた。燧石とも呼ばれ、紀元前5000年から使用される。現在使われる圧電素子の仕組みは、スピーカーにも利用されている。ダイナミックスピーカーは磁性体、圧電スピーカーは圧電体が使われる。 マイクとスピーカーにもそういった材料が使われている。マイクには圧電材料、電極材が、スピーカーには磁性体が使われている。こうした材料を基に、声は電子信号として伝えられ出力される。 照明の技術は、シンプルな仕組みから複雑な仕組みに変化し、その技術は照明のためだけに収まらずスピーカーなどの電子機器に応用されている。
A. マッチの頭薬は硫黄、松脂、にかわ、側薬は赤りん、硫化アンチモンである。また、火打石とは、燧石とも呼ばれ、火打金と打ち合わせて火花を出し、火口に点火して火をおこすために用いられる石のことである。主に玉髄やチャートなどの硬い石英質の岩石が使われる。火打式のライターはポッと音がするが、電子式はカチッと音がなる。 演題は「音を楽しむスピーカーの材料を調べましょう」、グループ名はテストやばい、共同著者は鈴木純奈、松本碧衣、青木優菜、永井日菜、私は記録を担当した。SONY WH-1000XM5について調べた。磁性体を使ったダイナミックドライバーであり、ネオジム磁石、4Hz~40000Hz、現在ハイレゾ、ノイズキャンセリング、空間オーディオなど高機能進化している。 復習として、iPhoneの低圧スピーカーについて述べる。iPhoneの低圧スピーカーは、音の迫力よりも本体の薄さや軽さを優先して設計されている。高音質を求めるには限界があるが、携帯性やデザイン性を重視した結果だといえる。音質よりも持ち運びやすさを重視する現代のニーズに合っており、技術の工夫とバランスの大切さを感じた。
A.1/講義の再話：当日の授業では火をつける方法について学んだ。いくつかのやり方があるけど、基本は「可燃物」「酸素」「点火源」の三つの要素が揃うことが必要だ。たとえば、キャンプなどでよく使われる方法は、まず新聞紙や枯れ葉などのよく燃えるもの（着火剤）を用意して、その上に小さな木の枝（焚き付け）を積み、さらにその上に太い薪を置く。そして、マッチやライターで着火剤に火をつけると、焚き付けに火が移り、最後に薪が燃え始めるという流れになる。 2/発表の要旨：「音を楽しむスピーカーの材料を調べましょう」 私たちのグループを選んだのはSony WF-1000XM4（ワイヤレスイヤホン）である。 スピーカーの種類：ダイナミックスピーカー なぜわかるのかというと、Sony公式によると、「6mm ダイナミックドライバー」採用とある。「ダイナミックドライバー」は、磁性体を使ったスピーカー方式である。 ダイナミックスピーカーのしくみはまず中にコイルと磁石（磁性体）がある。電気信号がコイルに流れると、磁石と反応してコイルが振動する。この振動が空気を震わせて、音になる。 3/復習の内容： マッチの発火原理は、摩擦によって生じる熱で可燃性物質を急激に発火させることにある。安全マッチ（安全マッチ棒）では、マッチ棒の先端に酸化剤（塩素酸カリウムなど）と可燃剤（硫黄、硫化アンチモンなど）が塗られており、側薬（マッチ箱の側面）には赤リンと研磨剤が含まれている。こすったときに赤リンが摩擦で白リンに変化して発火し、その熱でマッチの先端の薬品が燃える。 マッチに使われる材料の製造は、主に化学反応を利用して合成される。たとえば、赤リンは白リンを空気中で加熱して作られる。硫化アンチモンは金属アンチモンと硫黄を反応させて合成する。これらの薬品を均等に混ぜ、マッチ棒の先端に塗布・乾燥させる工程がある。 これらの材料の中には、酸化剤や可燃物、発火性物質が含まれるため、取り扱いには注意が必要だ。そのため、危険物取扱者の資格（特に乙種第6類：酸化性固体など）が関係してくる場合がある。実際に大量製造や貯蔵・運搬を行う工場では、有資格者の管理が求められることがある。
A.電球の材料のタングステンは温度は3000℃、ろうそくは700℃の炎を発し、プラズマは10000℃にまで上ります。マッチの頭薬は塩素化カリウム、硫黄、松脂などで構成され、側薬は赤リンや硫化アンチモンで構成されます。マッチが作られる前は火打ち石が使われていました。現在マッチの生産量は減っており、ライターなどが変わりに使われています。ライターには火打石が使われているものや、圧電素子が使われているものがあります。圧電素子は電気と圧力をやり取りすることができる素材です。製品例としてスピーカーがります。ダイナミックスピーカーや圧電スピーカーは前者は設置型に、後者は利便性から軽いデバイスに使われています。 イヤフォンはダイナミックスピーカーが使われ、永久磁石やフェライト磁石を材料にしています。ニッケル材料の正極には酸化水酸化ニッケルが用いられ、負極には水素吸蔵合金が用いられています。電解液には水酸化カリウムが使われています。酸化水酸化ニッケルは水酸化ニッケルを酸化剤で酸化して作られます。水素吸蔵合金はマグネシウムやチタン、バナジウムなどの金属を溶融して合金にすることで製造されます。
A. 電気の使用しない時代には、火を用いて光を出していた。マッチは頭薬と側薬によって、火を出しており、頭薬にはにかわや松脂と硫黄を含んでいる。側薬には、赤リンと硫化アンモニウムを用いておりこれらが摩擦でこすり合わされることで火を出している。また、マッチの前の時代には、燧石を打ち合わせることで火を出していた。 音を出すオーディオデバイスとして、グループワークでは、スピーカーを選んだ。スピーカーは、ネオジム磁石やポリマー振動板を材料としており、周波数特性は20Hz～20kHzでハイレゾ対応スピーカーでは、40kHz以上まで再生可能なため、音の立ち上がり・残響・空気感まで表現可能になる。 また、個人ワークを通して、私が実際に使っているオーディオデバイスであるアンカーのイヤホンを選んだ。アンカーのイヤホンは、磁性体であり、ダイナミック型イヤホンである。磁石とコイル、振動板で構成されており、磁石には、ネオジム磁石が使われており、好感度であるという特徴を持つ。また、コイルには、銅線が用いられている。振動板はPEEK,PU、金属合金など様々な材料が用いられており、軽量で高音質になるように作られている。私が使っているイヤホンは、アンカーのリバティー４なので、ハイレゾ対応モデルであり、周波数の範囲は20Hzから40kHzとなっている。スピーカー技術が発展したことで、1920年代には、ラジオや電話として家庭に普及しニュースなどのメディアの情報が身近に耳に入るようになった。また、1980年代には、ウォークマンなどの小型スピーカーが登場するようになり、より身近に音楽を楽しむことができるようになった。
A.①講義の再話 照明について学んだ、マッチにはと頭薬と側薬があり、頭薬は硫黄・マツヤニ・ニカワを利用しており側薬は赤リン、硫化アンモニウムを用いて作られていることがわかった。 また、ライターについても着火の仕組みから2つの種類に分かれ、火打石式は火打石を用いており、摩擦を利用して発火させている。一方で電子式は、圧電子素子を用いておりチャッカマンや一部の使いやすいライターであることが分かった。 ②発表の要旨 音を楽しむスピーカーの材料を調べた。本グループでは、SONY WH-1000XM5を選んだ。この製品は、磁性体を使ったダイナミックスピーカー技術のヘッドホンであり、ダイナミック型はボイスコイルと磁石＋振動膜で音をだすほうしきであるということを調べた。ドライバーのサイズは直径３０ｍｍ系であり、周波特性はアクティブモードでJEITA基準に基づき４Hzから４０Hz の高周波域が再現可能という特徴があるという。 ③復習の内容 マッチやライターの着火原理を学び、摩擦や圧電素子の利用を理解した。発表では磁性体を用いたスピーカー構造を調べた。さらに、LED照明の発光原理や、骨伝導スピーカーなど新技術にも関心を広げた。
A.前回の授業の復習として染料と顔料について復習した。染料は直接定着するが、顔料はバインダーというものが定着に必要になるとわかった。染料は劣化によって色が変化するが、顔料は変化しない。光を吸収して色を発している。光によって電子が励起し、基底に戻る時に光がみえる。液晶とは、異方性があるという性質がある。有機ELは物質自体が発光しているという性質がある。マッチの頭薬は、塩素酸カリウム、硫黄、側薬は赤りん、硫化アンチモンなどがある。黄りんは猛毒である。最新工業化で、火打石は二酸化ケイ素からできているとわかった。5ページに火打石がある。 今回は「音を楽しむスピーカーの材料を調べましょう」というテーマでグループワークを 行った。今回はAirpodsについて調べた。Airpodsは磁性体(ネオジム磁石)を使ったダイナ ミックスピーカーで、電流が流れるボイスコイルと磁石の間に力が働き、振動板が動いて音 を出す仕組みである。 顔料について学びました。顔料は水に溶けない色素の粉末で、絵の具やインク、化粧品などに使われます。発色が鮮やかで、耐久性に優れています。
A.
A.①蛍光灯は水銀から発生する紫外線を蛍光体で可視光に変換して発光する。マッチの頭薬には硫黄や松脂が使われ、側薬には赤りんや硫化アンチモンが含まれる。火の歴史は古く、紀元前5000年頃には火打石を用いて火を起こしていた。現代のライターには種類があり、カチッと音がする電子ライターは圧電素子によって火花を生じさせる。一方、シュッという音がするフリントライターは火打石をこすって火花を出す仕組みである。いずれも化学反応と物理的原理を応用した点火技術である。 ② カラオケに使用するマイクスピーカーについて調べた。マイクは圧電材料、電極材であり、スピーカーは磁性材料である。声を電子信号へと変換している。 ニッケル水素電池は、正極にオキシ水酸化ニッケル、負極に水素吸蔵合金、電解液に水酸化カリウムを用いている。これらを金属箔に塗布・圧縮し、電解液注入・封入して作られる安全性と充放電性に優れた二次電池である。 ③コンデンサーマイクを選び、マイクを構成するセラミックは圧電セラミックである。高い圧電性や温度安定性などの特性が求められ、それを実現するために精密な原料調合・焼結・極性処理などの工夫によって高性能なセラミック材料が製造されています。 マッチは摩擦によって側薬の赤リンが白リンに変化して発火し、頭薬の塩素酸カリウムや硫黄などが燃焼することで火がつく。製造としては軸木にパラフィンを染み込ませた後、塩素酸カリウムなどを含む頭薬を塗布・乾燥し、箱に詰めた後、赤リンなどの側薬を箱の側面に塗る。危険物取扱者資格、特に第1類や第2類が必要とされる場合がある。
A. 第13回の講義では、照明の歴史について学んだ。照明は時代と共に進化し、ろうそく、豆電球、白熱電球、蛍光灯、LEDへと変遷を遂げてきた。マッチには頭薬（硫黄やマツヤニなどの燃焼剤）と側薬（赤リンや硫化アンチモンなどの発火剤）が必要であり、側薬の赤リンが摩擦熱によって白リンに変化する反応による。また、講義中にはライターの2つの点火方式を実物を用いて学び、点火時の音の違いから燧石と電圧体のどちらが使用されているかを予測した。 グループディスカッションでは、「演題：音を楽しむスピーカーの材料を調べよう（グループ名：あふこ、共著者名：大濱風花、近ありす、役割：書記）」について議論を進めた。私たちはイヤホンのしくみについて調査した。イヤホンは圧電体を用いており、端末から送られたオーディオ信号（電気の波）が空気の振動に変換されることで、私たちに音として伝わることが明らかになった。 発展内容として、マイクの内部構造について独自に調査を行った。マイクにもいくつか種類があるが、ここではダイナミック型のものについて説明する。ダイナミック型は動電型とも呼ばれ、空気の振動で永久磁石の中のコイルや金属箔を振動させ、コイル内の磁束を変化させることで起電気を生じさせる。安定した力強い音が特徴であり、最も広く使用されているマイクである。このように、空気の振動を電気信号へ、またはその逆を行うなど、様々な信号をある特定の信号に変換することで、あらゆる道具が成り立っていることを認識することができた。
A.①今回の授業では、生活に欠かせないライターについて学んだ。昔はライターではなくマッチを使用しており、ここではマッチで実際に火をつけ、蝋燭に火を灯した。ここでマッチはどのような原理で火がついているのかについて調査し、マッチの箱についている物質や、マッチの棒についている火薬について調査した結果、赤リンが使われているということを学んだ。黄リンでは良くない理由としては、黄リンは強い毒性があり、自然発火性があるからである。また、ライターについて、二つの火の付け方があり、一つ目としては火打石で火をつける方法である。 二つ目としては圧電素子で電圧をかけることによって火をつける方法である。これらの方法はライターの火をつける音によって区別することができ、わずかな音によって変化を見分けることができた。 ②発表の要旨としては、マッチの箱や、棒についている火薬について調査した。マッチの棒は燃えやすいように、ポプラやアスペンといった物質でできている。また、頭薬や側薬という分類に分かれており、頭薬では塩素酸カリウムや、硫黄などが使われている。側薬では赤リンが使われている。 ③今回の講義の復習としては、ライターについて学び、ライターの発火方法について調査した結果、2通りの方法があるということを学んだ。また、ライターの前は、マッチが使用されており、マッチには頭薬と側薬があり、頭薬では、硫黄などが使われており、側薬では赤リンが使われているということを学んだ。
A.①第13回は電池や火についての授業であった。電球の中にはタングステンがあり、約3000℃の状態で光っている。これはプラズマ原子が解離している状態である。また、マッチは頭薬に硫黄、松脂、膠などが使われ、酸化剤として塩素化カリウムも使用されている。側薬には赤リン、硫化アンチモンなどが使われている。ここで黄リンを使わないのは、黄リンは自然発火してしまうため危険であるからである。ライターの発火原理は二種類ある。一つ目は燧石で火をつける方法である。これは二酸化ケイ素が原料である。二つ目は圧電素子による方法である。これは電気エネルギー(電圧)を力に変える素子でありこの力を使って発火させる。磁性材料とは電気を流して磁石として物体を利用する材料である。スピーカーには二種類あって、一つ目は磁性材料を使ったダイナミックススピーカーであり、二つ目は圧電素子を用いた圧電スピーカーである。この圧電スピーカーは軽いためスマホに搭載されている。 ②授業最後の演習として身近なスピーカーを調べてそのスピーカーの種類を調べた。班は大濱風花、近ありす、立花小春の三人であり、班名はあこふ、役割は発言であった。私たちはイヤホンについて調べた。イヤホンは電気の波をオーディオ信号とし、これを空気の信号(音)に変換する機械である。イヤホンに使われるスピーカーは基本的に圧電スピーカーであり、これはスマホに搭載される理由と同じく軽いからである。 ③この授業の復習として私が持っているイヤホンのスピーカーについて調べた。一般的にイヤホンに使われているスピーカーはダイナミックスピーカーが使われている。私が使用しているSONYのワイヤレスイヤホン(WF-C500)もダイナミックスピーカーが使用されていることが分かった。また、SONY独自の技術である「DSEE」により、圧縮された音源で失われがちな高音域をCD音質相当までヘッドホン内で補完するという機能を持っていた。
A. 照明には油、ろうそく、タングステンによる電球、蛍光灯などが利用されてきた。より明るい照明を得るためにはより高温が必要であり、ろうそくでは700度、電球では3000度、蛍光灯では10000度ほどが必要であるという。蛍光灯はプラズマによってこれを成しえている。また、火を起こすために重要であったマッチには塩素酸カリウムや松脂、ニカワ。赤リンが用いられている。このとき、赤リンを用いるのは黄リンだと自然発火する恐れがあり危険だからである。さらに昔では火打石によって火が起こされ、現在ではライターなどでより簡単に火を起こすことができるようになり、圧電体による電子式ライターが利用されるようになった。 「音を楽しむ材料を調べましょう」「グループ名：イヤホン班」「共著者名：佐藤 優生、佐藤 光介、HUYNHVINH KHANG、鈴木奏逞、須藤春翔」「役割：書記」。イヤホンにはダイナミックスピーカーが用いられており、その材料として永久磁石やフェライト磁石が用いられている。ダイナミックスピーカーは耐久性が高く、音質に優れており、イヤホンのほかにもスマホやテレビ、マイクなど多様なものに使用される優れたスピーカーである。 マッチは頭薬に酸化剤、燃焼剤、調節剤、接着剤、側薬に発火剤、接着剤を用いてできている。また軸木にはインプル剤や燃焼剤が使われている。マッチは自然発火温度が約187度であるため、基本的には自然発火を起こさず、仮に発火してしまった場合でも頭薬が燃えるだけで酸素不足により鎮火し、大きな被害にはならないという。マッチは時代とともに使用数が減っているが、古くから利用されてきたものでよく考えられている偉大な製品であると実感した。
A.授業ではマッチの歴史と、人が今までどのようにして、火を起こしてきたのかについて、それぞれで議論したのち、摩擦による熱の発生や火打石を使っていたことが判明しました。現代にも火打石を使っているライターと火打石を使っていないライターの違いを現物を見て判断するとともに、火打石を使っていないライターは電気発生させるときに火花が散るため、それをガスに引火させて着火していることを学びました。 発表では音を楽しむスピーカーの材料を調べました。私たちの班で選んだのはAirDrop 3で、これはネオジム磁石などの磁石体を使ったダイナミックスピーカーが内蔵されており、材料としてネオジム、プラスチックなどが使用されています。電流が流れるボイスコイルと磁石の間に力が働き、振動板が動いて音を出す仕組みをしていることがわかりました。 復習として、スピーカーはどうやって大きな音を出しているのかについて調べました。スピーカーは、電気信号を音に変える装置で、内部のコイルに電流が流れると磁石との間に力が生じ、コイルとつながった振動板が前後に動きます。この振動が空気を大きく揺らし、音波として伝わることで大きな音が出ます。振動板のサイズが大きいほど空気を多く動かせるため、音も大きく響きます。アンプによって信号を増幅することで、より大きな音を効率よく出せるようになっています。
A.マッチの頭薬には松やにや塩素酸カリウムなどが用いられ、箱に付いている側薬は赤リンや硫化アンモニウムが用いられている。マッチの無い時代では火をつけるために燧石が使用されていた。燧石は5000BCから存在しており、石同士の摩擦により発火する。現代では燧石を使った応用としてフリント式ライターにその原理が用いられている。 ワークショップの演題は音を楽しむスピーカーの材料を調べようであった。グループ名はテストやばいで共著者名は笹原里音、鈴木純奈、今山華百、松本碧衣自分の役割として調査者であった。私たちの班はSONY WH-1000XM5について取り上げた。この製品は磁性体を使ったダイナミックドライバーを採用しており、ネオジム磁石が使用されている。現在ではハイレゾ、ノイズキャンセリング、空間オーディオなどの高機能が進化している。 復習としてマッチの原理について再度調べ、その材料製造方法と危険物取扱者資格との関係を考えた。塩素酸カリウムなどの頭薬と赤リンや硫化アンモニウムなどの側薬の摩擦で反応させ発火する。赤リンは黄リンを250～260℃で加熱し、塩素酸カリウムは塩素酸カルシウムと塩化カリウムの反応で得られる。硫化アンモニウムは硫酸とアンモニアの中和で合成される。それから、赤リンと硫化アンモニウムは乙種2類、塩素酸カリウムは甲種・乙種1類の資格が必要と考えられる。
A.１．様々な色が存在する世の中で、画面に表示されている色はどのような原理で発光しているのか。大きく分けて二つの原理があり、１つは液晶でバックライトで照らし色を出しているか。もう一つは、有機elディスプレイによって発光しているか。この二つがある。 また、照明の歴史として、たいまつや、ろうそくから始まり、白熱電球、LEDライトと現代につながってる。火をおこすものとして、今では、マッチ（燐寸）が使われ、昔は、燧石が使われていた。マッチの先端はリン（燐）が使われている。 ２．私たちのグループでは、グループ名を右後ろとし、スピーカーの種類と材料について調査、ディスカッションした。まず、スピーカの中でもイヤホンに着目して調査をすると、ダイナミック型ドライバーという種類でできていることが分かった。具体例としては、ソニーのイヤホンで調査をした。 ３．ダイナミックスピーカーと圧電スピーカーの違いについて調査した。 圧電スピーカーは、セラミックスに電圧を加えると変形し、逆圧電効果を利用して電気信号を音に変換するものである。一方でダイナミックスピーカーとは、一定の強さの磁場の中に動くことのできる導体を置き、この導体に音声などを流すことにより、導体自身が振動して音を発生させる。
A.①ろうそくは黒体放射が理由で光が黄色になる。マッチの頭薬の主成分は塩素酸カリウム、硫黄、松脂、ガラス粉末、酸化剤として塩素酸カリウムが用いられる。頭薬とはマッチ棒の先端のことである。側薬の主成分は赤リン、硫化アンモチン、発火剤として赤リンが用いられる。側薬とはマッチ箱の側面のことを指す。赤リンは安全だが、黄リンは自然発火してしまうので危険である。マッチ以前の火の付け方としては燧石(ひうちいし)による着火である。 ②発表では、SonyのWH-1000XM5について調査した。これは、磁性体を使用したダイナミックドライバーである。ネオジウム磁石はハイレゾ、ノイズキャンセリング、空間オーディオなど高機能に進化している。 ③復習では、圧電素子の仕組みについて調査した。圧電素子は、圧力を加えると電圧が発生するまたは電圧を加えると変形するという性質をもつデバイスである。構造としては圧電体となる材料、主にセラミックスや水晶を電極で挟んだシンプルなものとなっている。
A.この講義では火や電気にまつわる製品などについて学んだ。黒体放射という原理で燃焼するようなろうそくに火をつける場合に使うものにはマッチやライターが挙げられるがマッチには主に赤リンが使われている。ここで赤リンの代わりに黄リンが使われた場合のことを考えると、欧倫が自然発火をしてしまうことからマッチには向かない。次にライターについて、燧石で火をつけるタイプと圧電素子で火をつけるタイプがあり、燧石でつけるものは火花などが観察できる。圧電素子とは力を加えると電圧を発生させるというものでこれにより着火を行っている。 私たちの発表ではイヤホンには圧電セラミックスが使われており、圧電セラミックスは電圧を加えると伸縮する特性を持つことからこの特性を振動板に応用すると磁気回路を必要としないため、イヤホン全体を大幅に小型化できる、また高周波数の音を正確に再現できるため、クリアで歪みの少ない高音質が得られる、といった利点が存在することをまとめた。 復習として電球に使われるフィラメントの時代的な流れが気になったため調査を行った。電球が発明された当初は竹や木綿を炭化した炭素フィラメントが使われた。しかし、高温で昇華しやすく寿命が短いという欠点があった。その後、タングステンが使われるようになる。タングステンは、融点が非常に高く、耐久性に優れるため、より明るく長寿命な電球が製造できるようになった。現在でも、白熱電球のフィラメントとして広く使われている、ということが明らかとなった。
A. 光はまずろうそくが初めに使われた。ろうそくは黄色い炎が特徴的で黒体放射で熱を発する。その次に電気が使われて、白熱電球が主流となった。白熱電球のフィラメントにはタングステンが用いられておりタングステンの融点は3000℃である。電球は温度が高い明るい照明ができる。次に蛍光灯が使われるようになった。蛍光灯は真空管のなかに蛍光体がはいっていて光る。電子の温度(プラズマ)は1万℃である。 今回は「音を楽しむスピーカーの材料を調べましょう」というテーマでグループワークを行った。今回はAirpodsについて調べた。Airpodsは磁性体(ネオジム磁石)を使ったダイナミックスピーカーで、電流が流れるボイスコイルと磁石の間に力が働き、振動板が動いて音を出す仕組みである。 今回の授業では昔の明かりについての話をしたため、現代の照明の主流であるLEDの発光様式について調べた。LED（発光ダイオード）は、P型とN型の半導体を接合したPN接合に順方向の電圧をかけることで、電子と正孔が再結合し、その際に放出されるエネルギーが光となって発光する。この発光は電気エネルギーが直接光に変換される効率的な現象であり、発光色は使用する半導体材料の禁制帯幅によって決まる。白色LEDは青色LEDと蛍光体の組み合わせなどで実現される。
A.①今回の講義では、「もし電池がなくなったら？」という仮定から、私たちの日常生活に不可欠な工業製品と、それらを支える化学技術の重要性を深く考察しました。現代社会では、スマートフォンから家電、自動車に至るまで、あらゆるものが電池によって駆動されており、その存在が当たり前になっています。講義では、電池が登場する以前の照明や着火の手段として、マッチとその原料がどのように利用されてきたかにも触れ、技術の進化が私たちの生活をいかに変えてきたかを示しました。さらに、音を電気信号に変えるマイクや、電気信号を音に変えるスピーカーといった製品も、電池によってその機能が最大限に引き出され、私たちのコミュニケーションやエンターテイメントを豊かにしています。 ②もし電池がなくなったら」という問いは、iPhone純正のワイヤレスイヤホン（第一世代）のような現代の工業製品がいかに電池に依存しているかを明確にします。このワイヤレスイヤホンは、小型の電池によって駆動され、音を再生するスピーカー機能や、音声を拾うマイク機能を無線で実現し、私たちの音楽鑑賞や通話体験を革新しました。その利便性と携帯性は、まさに電池技術の恩恵であり、電池がなければ、このような革新的な製品は存在し得ません。これは、電池が単なるエネルギー源を超え、現代のライフスタイルを形成する基盤となっていることを示しています。 ③今回の講義で復習すべきは、まず「もし電池がなくなったら」という思考実験を通じて、電池が現代社会の工業製品と私たちの生活に与える影響の大きさを再認識することです。次に、電池が登場する以前の着火手段であったマッチとその原料について理解し、技術の進化が生活にもたらした変化を比較します。さらに、マイクやスピーカーといった音響機器が電池によってその機能を発揮し、私たちの日常生活に深く根ざしていることを整理することが、この分野の理解を深める上で不可欠となります。
A. 第１３回のテーマは「電池がなくなったらー生活に役立つ工業製品を作ろうー」であった。昔は明かりとして火を使っていた。そして、火をつけるのにはマッチを使用していた。マッチ棒の先端についている薬剤を頭薬と呼び、頭薬には硫黄や松脂、ニカワなどが使用されている。対して、マッチ箱の側面についている薬剤を側薬と呼び、主に赤リンが使われている。赤リンは黄リンの同素体であり、赤リンはP?であるのに対して黄リンはP?で表される。また、マッチを漢字で書くと「燐寸」となり、「リン」の文字が使われている。また、黄リンではなく赤リンが使われているのは、黄リンは自然発火する危険性があるためである。 マッチ棒の先端についている薬剤を頭薬と呼び、頭薬には硫黄や松脂、ニカワなどが使用されている。対して、マッチ箱の側面についている薬剤を側薬と呼び、主に赤リンが使われている。また、マッチを漢字で書くと「燐寸」となり、「リン」の文字が使われている。また、黄リンではなく赤リンが使われているのは、黄リンは自然発火する危険性があるためである。
A.①今回の授業ではマッチについて考えた。マッチの上が頭薬、下が則薬と言われる。普段使うものは安全マッチと言う。これはりんが使われている。マッチの頭薬、則薬は危険物とされている。頭薬に硫黄、マツヤニなどが使われる。則薬には赤リン、硫化アンモニウムなどが含まれる。黄リンは危険物であり、燃焼の際は、猛毒の五酸化二リンを生じる。 ②発表では音を楽しむスピーカーの材料を調べた。私たちの班で選んだのはAirDrop 3で、これはネオジム磁石などの磁石体を使ったダイナミックスピーカーが内蔵されており、材料としてネオジム、プラスチックなどが使用されています。電流が流れるボイスコイルと磁石の間に力が働き、振動板が動いて音を出す仕組みをしていることがわかった。 ③復習として甲種危険物の観点から五酸化二リンについて考える。白色の粉末状固体であり、強い吸収性、発熱性、腐食性を持つ。危険物、第二類に分類され、燃焼性物質である。保管方法は密閉して冷暗所に保管する必要がある。また、火災時は水との接触は避け、消化には乾燥砂や泡消火剤が推奨されているとわかった。
A.１．マッチの頭薬は硫黄、松脂、にかわからできており、側薬は赤リン、硫化アンモニウムからなる。また、漢字は燐寸とかく。マッチが使われるようになる前は、燧石（火打石）で火をおこしていた。現在はマッチに置き換わる形でライターが普及している。電子ライターには圧電素子が使われている。この圧電素子は、音波の圧力を電気信号として取り出すことができるため、音響機器にも利用されている。 音響機器であるスピーカーには種類がある。ダイナミックスピーカーは高音質だが、小型化に限界がある。一方、圧電スピーカーは比較的音質が低いが、軽いという特徴をもつ。 ２．演題：スピーカーの材料 共著者：山中麻央、渡辺陽菜、荒井巴瑠、山?紀々香、金子乃々楓 Air Podsのスピーカーの種類について調べたところ、ダイナミックスピーカーを使用していることが分かった。ダイナミックスピーカーの材料はネオジム磁石、コイル、PET膜などである。また、周波数特性は２０Hz?２０ｋHzである。 ３．Air Podsのスペックについてさらに調査した。その結果、ハイレゾ音源（96kHz）を完全に再生することは出来ず、現在の音質はAAＣ圧縮が限界であることがわかった。AAC圧縮とは、音源を圧縮することで電気信号を送りBluetooth通信をする方式である。Air Podsは非常に多くの人が愛用しており、音質関連でおすすめされていることが多いイメージをもっていた。しかし機能を調査し、音質を重視する人には不向きである可能性が考えられる。
A.色を付けるのに染料と顔料がある。顔料は光吸収物質で、光エネルギーを吸収して、電子が励起し元に戻るとき発色する。液晶は異方性を持つ。有機ELは物質自体が発色している物資である。CF基板側の製造の大まかな概要として、受け入れ洗浄してから電極形成し、配向処理して、ガラス貼りあわせをするという過程が行われている。 照明の歴史として、ろうそくが使われ、白熱電球に変わることで電気が用いられ、蛍光灯になり、現在LEDが多く用いられている。ろうそくをつけるにはマッチを用いることが多々ある。マッチの頭薬には塩素酸カリウムや硫黄などの酸化剤、燃焼剤が用いられていて、側薬には赤燐や硫化アンチモンが用いられている。 力を電圧に変換するのをマイク、逆をダイナミックスピーカーや圧電スピーカーである。 イヤホンのスピーカーにはダイナミック型が用いられていて、コイルと振動板が磁石で動いて、音を出す仕組みである。
A.①今回の授業では、始めに液晶パネルの製造について、工場の仕組みの教科書を用いて学んだ。始めに受け入れ洗浄を行い、TFTアレイ製造工程、ＣＦ基板製造過程、ＬＣＤ工程、セル化工程、液晶パネル工程を経て製造される。また、液晶パネルにおけるバックライトについて調査をした。また、照明の歴史について学んだ。ろうそくは約700℃である。また、マッチについて学んだ。また、火打石について調査をした。最新工業化学のｐ５に、材料の編成について学んだ。力を電圧に変換できるものを圧電素子という。 ②グループワークでは、発表では音を楽しむスピーカーの材料を調べました。私たちの班で選んだのはAirDrop 3で、これはネオジム磁石などの磁石体を使ったダイナミックスピーカーが内蔵されており、材料としてネオジム、プラスチックなどが使用されています。電流が流れるボイスコイルと磁石の間に力が働き、振動板が動いて音を出す仕組みをしていることがわかりました。 ③今回の授業では初めに蛍光灯について学んだ。蛍光灯は水銀のツボを入れて真空にし最後に蛍光体によって光にする。次にマッチについて学んだ。マッチの上が頭薬、下が足薬である。普段使っているものは安全マッチと言い、これはリンが使われている。頭薬には、硫黄、マツヤニ、塩素酸カリウム、硫化アンチモンと言う化学物質が使われている。側薬には赤リン、硫化アンモニウムが含まれる。黄リンは猛毒である。
A. 自分が使用しているiPhone１６の液晶は有機ELであった。 バックライトとは。液晶ディスプレイの画面を照らすための光源のことであり、バックライトが存在しない場合、画面が見えにくくなる。 温度が高くなるほど、光は明るくなる。しかし、高温すぎると、燃えてしまうため、それを解消しなければならない。 プラズマとは、荷電粒子が大きい割合で存在すること。 マッチの頭薬は、硫黄、マツヤニ、ニカワ、塩素酸カリウムである。側薬は、赤リン、流下アンモニウムがある。黄リンを使わない理由は、自然発火するためである。赤リン自体も危険であり、危険物第二類に分類される。 マッチの前は、火打石が挙げられる。火打石は燧石とも呼ばれる。 ライターの点火方法には、三種類ある。火打石を用いたフリント式では火花も生じる。電気の力を用いた電子式では、ノズルからのガスと空気が混ざり、放電されることで点火する。他には、内燃式である。 圧力を加え、分極するものを圧電体という。温度を変化させることで、分極するものを焦電体という。圧電体を使用した圧電スピーカーという。磁石を使用したスピーカーをダイナミックススピーカーという。スマホには、圧電スピーカーが用いられている。ダイナミックスピーカーに比べて、音質は悪いが、軽いため使用される。
A. ① 現在でも花火を行う際には、火種としてロウソクを用いることが多い。ロウソクは、軸とパラフィンで構成させており、軸に火をつけると周りのパラフィンが解け、蒸発しパラフィンの気体が燃焼することで火を安定させる。また、火をつける道具としては、昔はマッチを用いていたが、現在はライターを用いることが多い。マッチは、木の棒の先に頭薬として硫黄、松脂がついており、箱の側薬の赤燐と反応させることで火をつけることができる仕組みになっている。 ② グループワークでは機能性高分子が利用された音源として、イヤホンについて調査を行った。イヤホンには、圧電セラミックスが使われるセラミックイヤホンと磁性材料が使われているダイナミックイヤホンの二種類が存在しており、セラミックイヤホンでは圧電効果の逆反応による微弱な形質変化によって音を作るのに対して、ダイナミックイヤホンは磁性材料によって振動版を振動させることで音を作っていることが分かった。 ③ 復習として、ライターの仕組みについて調査を行った。ライターには、ガスライターと電子ライターがあり、ガスライターはボタンを押すと可燃性のガスが出ると同時に火打石が擦られ火花が散り、火花がガスに引火することで火が付くが、電子ライターはガスを出す点は共通しているものの、ボタンを押すとハンマーが圧電素子をたたきプラズマが発生し火種となることで火が付く。火のつけ方には多くの科学技術が組み合わされていることを感じた。
A.前回はスマートフォンを取り上げたところから発展して、今回はスマートフォンに使われている機能についてを取り上げる。スマートフォンには光る機能があるが、光の始まりはロウソク、それから電球、蛍光管、LEDと進化してきた。また、ロウソクはマッチで火をつけるがマッチは硫黄や松脂からなる頭薬と赤リンや硫化アンチモンからなる側薬からなる。そのまえは火打石で火を起こしていた。音の機能についても取り上げると圧力をかけて電圧にする圧電素子が用いられる。音を伝えるものとして磁石を使うダイナミックスピーカーと電圧を使う圧電スピーカーがある。 演習では自分たちが実際に使っているオーディオデバイスから1つ選び、圧電スピーカー、フィルムスピーカー、平面スピーカー、クリスタルイヤホン、ダイナミックスピーカーなどのうちどれかを調べた。マイクを取り上げたところダイナミックスピーカーで磁石を持っていることがわかった。 ほかの演習でニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ＮａＳ電池、酸化銀亜鉛電池の中からひとつ選び、どのような材料が使われていて、それらの材料やどうやって作られるか調べるものがあった。リチウムイオン電池を取り上げたところ、負極にリチウム、正極に二酸化マンガン、電解液に有機溶媒や固形電解質を使われていた。リチウムはリチウムを多く含む塩水またはスパジュメンなどのリチウムを含む鉱床から抽出、二酸化マンガンは硝酸マンガンを150から200℃の高温で加熱して取り出すことがわかった。
A.①講義では照明について主に学んだ。白熱電球の黄色い光はタングステンが高温で発光されることによって得られる。マッチには投薬に硫黄、マツヤニ、ニカワを使い、側薬に赤リンや硫化アンチモンを用いている。昔は二酸化ケイ素を主成分とする燧石で火を起こしていた。現代では圧電体が用いられライターの着火などに用いられている。 ②グループワークでは音を楽しむためのスピーカーの材料について調査を行った。私たちの班ではイヤホンを選び、ダイナミック型スピーカーであるとわかった。これは電流が流れるコイルが磁石の中で振動しその振動が振動版を動かすことによって音を出す仕組みであるとわかった。電磁誘導の仕組みを利用していて、様々な音響機器で用いられていることも調査の結果わかった。 ③復習では、ダイナミック型スピーカー以外の種類について調査した。多くある中でコンデンサー型スピーカーを選び特徴をまとめた。コンデンサー型は薄い振動版を電極版で挟み、高電圧をかけて静電気力で膜を振動させることにより音を出している。音の立ち上がりが速く、高音域の再現性や音の透明感に優れているが低温が出しづらく高価な点がマイナス点である。
A. 照明について学んだ。ろうそくは長い間使用されていて、炭素の粒が温められて光となることで黄色い炎となる。この部分は約1000℃くらいである。高い温度を維持するには、プラズマが適している。これは物質の第4状態で、高いエネルギーを加えると原子構造内の電子が飛び出し、自由電子と陽イオンに分かれる。熱エネルギーが高く、10000℃を超える。マッチは頭薬と側薬があり、側薬には発火剤として赤リンが使用されている。火のつけ方には摩擦式と火打石式があり、それぞれのライターは火のつく様子が異なっていた。また、磁性材料についても学んだ。電気の力を磁石に変えていて、ダイナミックスピーカーや圧電スピーカーがある。 グループで議論した演題は音を楽しむスピーカーの材料を調べましょうで、グループ名はあこふでメンバーは近ありす、大濱風花、立花小春、であった。自分の役割は、発言であった。私たちのグループはイヤホンについて調べた。イヤホンは圧電体を使っていて、電気の波を変換して空気の振動として音が聞こえる仕組みであった。 クリスタルイヤホンはロッシェル塩結晶を電極で挟み圧電効果で振動板を振動させる。少ない電力で聞こえるため、小型ラジオで良く使われていた。現在では使用されていない。現在ではダイナミック型イヤホンが幅広く採用されている。音楽信号を受けたコイルがダイアフラムを振動させることで音を作り出している。イヤホンの周波数特性とは、どのくらい広い音域を再生でき、音圧が周波数によって変化するかを表す。周波数が低いと低音であり、高いと高音である。イヤホンの周波数特性は20Hz?20000Hzである。ハイレゾ対応イヤホンは40000Hz以上の周波数を再生できるものもある。
A.①テーマは照明、スピーカーについてである。マッチの頭薬には硫黄、松脂が用いられて、側薬には赤リン、硫化アンモニウムが用いられて、赤リンが摩擦熱で白リンに変化することにより、発火している。他の火のつけ方としては、火打石やライターなどがある。電子ライターでは、圧力をかけると電位差を生じる圧電素子により着火している。また、電圧をかけると電気信号を音に変換する圧電スピーカーはスマホに用いられていて、昔はワインからとれる石を使用していた。 ②音に関する機器の発表では、イヤホンを選んだ。グループ名はイヤホンで、グループのメンバーは私を含めて宮入丈、坂本彩夏、内藤樹、藤森隼也、久保明裕であり、私の役割は調査であった。イヤホンの材料は、圧電セラミックスとダイナミックスの2つがあると調べられた。 ③12-05【平常演習】「七夕の願い事を書こう」で取り組んだ内容を次に示す。五色は孔子が説いた人間の五徳に当てはめることができ、青が仁、赤が礼、黄が信、白が義、黒が智を表している。実際に書いた筆記用具の色素材料の見た目と、撮影した画像の色の見た目を比較するとほぼ変わらなかった。よって、ディスプレイの色域は非常に広いと考えられる。
A.?マッチの赤リン発火原理と黄リンの毒性差、ライターの火打石方式と圧電素子方式を学び、?発火エネルギー比較と回路図を用いて発表し、?マッチ薬剤組成と発火機構を復習しました。
A.① スマートフォンなどのディスプレイには、有機ELや液晶が使われている。液晶はバックライトによって照らされることで表示されるが、有機ELでは画素自体が発光するため、より鮮明な表現が可能になる。発光の基本原理は、昔のろうそくや電球と同じく、高温で物質が光を出す現象に基づく。さらに高温状態ではプラズマという状態が生じ、電子が自由に動ける状態になる。スマホの音を出すためのスピーカーには、圧電体を使った圧電スピーカーがある。これは小型で軽量なため、スマホに適している。一方、一般的な音響機器では、磁石を使ったダイナミックスピーカーが用いられており、より高音質で音を再生できる。 ② スマートフォンに内蔵されたイヤホンやスピーカーの仕組みについて調査した。私たちのグループは、クリスタルイヤホンに注目し、圧電効果を利用して音を再生していた初期の技術を学んだ。現在は主にダイナミック型イヤホンが使用されており、音楽信号によってコイルと振動板が動き、音を出すしくみとなっている。 また、マッチの点火の仕組みについても学び、赤リンや硫黄などの化学物質が使われていることを知った。マッチの前には火打石が火を起こす道具として使われていたが、現代では摩擦式や電子式、内燃式のライターに進化しており、点火技術の多様さに驚かされた。 ③ 音を再生するデバイスの素材と構造に着目した。圧電体とは、外部から圧力が加わることで電圧が発生する物質で、圧電スピーカーなどに使われている。ダイナミックスピーカーは、磁場の中でコイルを動かし、空気を振動させて音を生み出す方式で、音質に優れるという特徴がある。スマートフォンのバッテリーについても調査を行い、リチウムイオン電池が広く使われていることを確認した。リチウムは塩湖などから採取され、電極には二酸化マンガンや有機電解液などが使われる。これらの素材が、私たちの身近なデバイスの中でどのように応用されているかを学ぶことで、化学の実用性を改めて実感した。
A.?染料と顔料はどちらも色を発しますが、性質が異なります。染料は水や有機溶媒に溶け、繊維や樹脂を染めるのに用いられます。一方、顔料は溶けにくく、微粒子として塗料やインクに分散させて使います。液晶パネルの製造は、TFTアレイやカラーフィルター(CF)基板の製造、セル化工程、液晶注入、偏光板の貼り付けなど複数の工程から成っています。バックライトにはCCFLとLEDがあり、構造としてはエッジライト方式と直下型方式があります。マッチは赤リンや硫黄などの化学反応を利用して発火し、ライターはフリント式や電子式があります。フリント式では発火石とヤスリで火花を生じさせます。圧電体は圧力を加えると分極し、電気エネルギーに変換する性質を持ちます。 ?「スピーカーの材料」 ののか 山中麻央(執筆)、荒井巴瑠、渡邉陽菜、金子乃々楓、森崎ひまり、山?紀々香 スピーカーの種類の中でもダイナミックスピーカーについて調べた。このスピーカーの材料はネオジム磁石やコイル、PET膜などであり、周波数特性は20Hz?20kHzである。 ?イヤホンの中でも、若者に大人気なAir Podsについて調べた。スピーカーの種類はダイナミックスピーカーであり、その材料として、ネオジウム磁石やコイル、PET膜などが使われている。また、Appleが設計したダイナミック ドライバは幅広い周波数レンジ(約20Hz~20kHz)を生み出し、あらゆるサウンドの細部を豊かに表現することを可能にしている。 これまでにない質感と精度でお気に入りの曲を楽しめます。ドライバのデュアルネオジムリング磁石モーターは、高性能なフロア型スピーカーのモーターと同等レベルである。すべての可聴域で全高調波歪みを最小にとどめます。そのため、フルボリュームでも一貫したクリアな再生を楽しめる。
A. マッチとロウソクの歴史や原理について学ぶことができました。マッチがない時代にはどのようにして火を起こしていたのか原始的な火起こしについても知り、火打ち石の存在も知りました。その他にも黒体放射や照明、温度の原理を利用した応用製品なども知りました。 グループワークでは音を楽しむスピーカーの材料について調べて議論しました。私たちのグループでは、ワイヤレスイヤホンのAir Podsについて調べました。Air Podsのスピーカーの種類はダイナミックスピーカーで材料はネオジム磁石やコイル、PET膜などから作られていることがわかりました。また、周波数特性は20Hzから20kHzです。また、電池の校正材料とその構造についてはリチウムイオン電池の主な材料は、正極、負極、電解液、セパレータの4つで、これらの材料は、電池の性能、安全性、寿命に大きく影響することがわかりました。 今回の講義を通して、私は毎日Air Podsを使用しているため、自分の持ち物のスピーカー種類について知ることができたのはとても面白かったです。その他にも自分の持っているものがどのような材料から作られ、どのような原理で機能しているのか知ってみたくなりました。
A.火は人類にとって重要な技術であり、調理、暖房、照明、道具の製造など多くの用途に用いられてきた。その中で、「火を起こす」技術は時代とともに進化し、現代では簡単に火を得る手段としてライターが広く使用されている。ライターの仕組みは基本的に、「可燃性ガス（ブタンなど）」と「点火装置」を組み合わせることで構成されている。点火装置には主に2種類あり、1つは摩擦を利用したタイプ、もう1つは圧電素子を利用したタイプである。摩擦式のライターは、金属の円盤（フリントホイール）を親指で回すと、内部の火打石（フリント）にこすりつけられ、火花が飛ぶ。火打石とは、もともと金属と硬い石（例えば黄鉄鉱や鋼）を打ち合わせて火花を起こす原始的な発火法であり、これを応用して作られたのが現在のフリント式ライターである。火花が可燃性ガスに引火することで炎が発生する。一方で、もう一つのライターの点火方式には、圧電素子を用いるものがある。圧電素子とは、力を加えることで電圧を発生する性質を持つ材料（主に水晶やセラミックス）で、ライター内部ではばねを使って素子に瞬間的な衝撃を加えると、数千ボルトの電圧が発生し、これが空気中に放電（スパーク）を生じさせる。この放電がガスに着火し、火がつく仕組みである。圧電式ライターは電池を必要とせず、繰り返し使用できるのが特徴である。このように、火打石の原理を活かした摩擦式から、圧電素子を活用した電子式へと、発火技術はより効率的で安全な方向へと進化してきた。いずれの方法も、基本的なエネルギー変換（機械→熱／電気→熱）を利用しており、身近な火の道具にも物理学や材料科学の応用が詰まっている。
A.
<!-- 課題 課題 課題 -->
<li>
<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/WebClass/WebClassEssayQuestionAnswer.asp?id=391'>
<q><cite>
</q></cite>
</a>.
<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Syllabus.asp?nSyllabusID='>
<a/a>・
<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID='>
</a>
</li>
<!-- 課題 課題 課題 -->
大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
