材料物性工学科模擬実験材料の性質は温度でこんなに変わる!! －電気抵抗の温度変化の測定実験－ □ 会場 N211 時間 11:10～12:30， 14:00～15:30 ① 材料の電気抵抗を測定してみよう銅などの金属は電気を通しやすく，木や紙などは電気を通しにくいことは良く知られています。電気を良く通す材料は「導体」，電気を通さない材料は「絶縁体」，そして導体と絶縁体の中間くらいの電気の通りにくさを示す材料が「半導体」とよばれています。でもこれはあくまで，私たちが日常暮らす温度での話です。また，これらの分類は，その材料の電気の通りにくさの目安である「電気抵抗」が，温度によってどのように変化するかを表しています。電気抵抗は，その材料がどんな温度に置かれているかで大きく変化します。電気抵抗を｢測る｣法則は，オームの法則です。これは『物質に流れる電流 I は，物質の両端にかけた電圧 V に比例する』という法則で，式で表すと V=RI となります。このときの R が電気抵抗です。この法則に従うと，電気抵抗を測定するには，電気を流す装置（電流電源）と電圧を測定する装置（電圧計）が必要であることになります。簡単に測定するなら，家庭にある回路計(テスタ)などの装置でも可能です。これらの装置を使って，材料の電気抵抗が温度によってどのように変化するのか測定しましょう。 ② 超伝導現象の不思議を体験しよう電気抵抗がゼロになる状態，それが超伝導です。超伝導状態が特異なところは，単に電気抵抗がゼロというだけでなく，「完全反磁性（マイスナー効果）」という性質を持つ点にあります。これは右の写真のような『超伝導体の上で磁石が浮く』などの現象で知っている人も多いと思います。単に磁石が浮くだけなら，磁石の反発力を利用しても磁石は浮きます。『超伝導物質の上の浮き磁石』がどれくらい不思議な現象なのかを『磁石の上に浮く磁石』と比べる実験で体験してください。超伝導体の上に浮く磁石。超伝導体を包むビニールに磁石の影が映っています。 ③ おまけ実験－いろいろなものを冷やしてみよう－（温度で変わるのは電気抵抗だけではない）材料の性質には，温度により劇的に変わるものがほかにもたくさんあります。硬さもその一つです。｢バナナで釘が打てる｣ことは良く聞きますが，本当にそうなのかを試してみましょう。また，材料の性質や状態がどのように変化するか，実際にいろいろなものを冷やして観察してみましょう。 Department of Materials Science and Engineering 体験学習タイタニック号沈没の謎を追え！ □ 会場 K105 時間 11:10～12:30， 14:00～15:30 豪華客船タイタニック号（46,358 トン）は、 1911 年に建造され、翌 1912 年 4 月 10 日、イギリスのサザンプトンを出港し、アメリカのニューヨークに向けて処女航海に出た。しかし、その途中、 4 月 14 日 23 時 40 分、北大西洋のニューファウンドランド沖で氷山に衝突し、 2 時間 40 分で沈没した。このとき、乗船者 2208 名の中、1517 人が死亡し、世界最大の海難事故となった。沈没するタイタニック号 Willy Stöwer 画沈没の直接の原因は、氷山と接触した際のこうてつせい衝撃によって鋼鉄製の船体に生じたわずか 1 れつ平方メートル程度のき裂（穴）であった。このき裂から、毎秒 7 トンもの海水が船内に流れ込んだのである。こうてつ船体（Hull）と氷山（Iceberg）の衝突状況もろしょうげきりょく鋼鉄は、低温では脆くなり、衝撃力を受けるとガラスのように簡単に割れてしまうというていおんぜいせい性質を持っている（低温脆性）。鋼鉄中に不純物が多く存在すると、さらに割れやすくなる。1900 年頃の鋼鉄Tには、当時の技術的限界により、リン（P）や硫黄（S）といった不純物元素がたくさん含まれていた。このような鋼鉄が、沈没当夜のような低温（海水温度：マイナス 2℃）の中、速度 20.5 ノット（時速 38 キロメートル）で氷山に激突したのだから、ひとたまりもなかったであろう。本体験学習では、このような“意外な鉄の超弱点”とも言える“低温脆性” を理解するために、常温と極低温（液体窒素温度マイナス 196℃）にて鋼鉄の破こわ壊試験を行い、鋼鉄の壊れ方がどのように変わるのかを体験してもらいます。低温で衝撃破壊させた鋼鉄の電子顕微鏡写真