D09  材料と製品



この問題の努力目標

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技術士試験の問題からは必要最小限の引用にとどめる。(問題)が記されている部分はその引用である。

問題および解答は日本技術士会のホームページより必要に応じて入手してください。

  技術士第一次試験の問題       技術士第一次試験の正答(答え)  



問題番号が赤字のものは、ボーナス問題

H21年 Ⅰ-4-3   H19年 1-4-3   H18年 Ⅰ-4-3

H17年 Ⅰ-4-3   H16年 Ⅰ-4-1




H21年 Ⅰ-4-3

H21年度問題 

正答: ③ 

(解答)

太陽電池 - シリコン、 光触媒 - 酸化チタン、 バイオマスプラスチック - ポリ乳酸、 燃料電池 - 白金

解説は省略



H19年 1-4-3

H19年度問題 

正答: ② 

(解答)

シリカゲル活性炭には微細な空隙が多数あって、単位質量に対する表面積がきわめて大きく、吸着材として脱臭・脱色などに用いられる。

天然ガスの主成分はメタンであり、冷却圧縮して液体にしたものを液化天然ガスLNGという。LNGは都市ガス用や化学工業の原材料などに使われる。

は赤色光沢のある金属で、電気・熱の良導体である。乾燥した空気中では常温で変化しにくいが、湿気のある空気中では酸化されて緑青を生じる。

酸化チタンに紫外線があたると、化学反応を起こし、この時生じる活性酸素はさまざまな有機物を分解し、抗菌や脱臭、汚れ防止などの効果をもたらす。

ステンレス鋼にはクロムが含まれており、表面にクロムの酸化被膜ができ、これが不動態となるためすぐれた耐食性を示す。



H18年 Ⅰ-4-3

H18年度問題 

正答: ①

(解答)

永久磁石(Wikipedia)より

永久磁石の原料として、3d遷移元素コバルトニッケルが挙げられる。単体が室温で強磁性を示すのは、これら3つの元素のみである。さらにランタノイドサマリウムネオジムも磁石の原料として挙げられる。単体では強磁性を示さないが、4f軌道に余ったスピンが存在するため、これらを原料とすることで強力な磁石が実現できる。なお、4f軌道電子はスピンと共に軌道運動も磁性に寄与している。


乾電池(Wikipedia)より

(※実に多くの種類の乾電池が記載されています。その中のたった一例として空気亜鉛電池が示されていました)空気亜鉛電池 (1.4V) - 耳掛式及び耳穴式、眼鏡と一体化されている補聴器の電源として使われている。(※銅板と亜鉛板、電解液に硫酸水溶液を使うボルタ電池は乾電池とは言いませんのでここでは亜鉛を選択するしかありません)


光ファイバー(Wikipedia)より

光ファイバーはコア(core)と呼ばれる芯とその外側のクラッド(clad)[注 1]と呼ばれる部分、そしてそれらを覆う被覆の3重構造になっていて、クラッドよりもコアの屈折率を高くすることで、全反射屈折により出来るだけ光を中心部のコアにだけ伝播させる構造になっている。コアとクラッドはともに光に対して透過率が非常に高い石英ガラスまたはプラスチックでできている[3][2]。(※石英ガラスはSiO2です)


ジュラルミン(Wikipedia)より

合金を構成するアルミニウム以外の金属の割合は以下の通りである。
  • ジュラルミン
    • 銅 - 約4%
    • マグネシウム - 0.5%
    • マンガン - 0.5%
  • 超ジュラルミン
    • 銅 - 4.5%
    • マグネシウム - 1.5%
  • 超々ジュラルミン
    • 亜鉛 - 5.5%
    • マグネシウム - 2.5%
    • 銅 - 1.6%



H17年 Ⅰ-4-3

H17年度問題 

正答: ④ 

(解答)

「無機材料の熱膨張率は結合様式によって異なる。原子の充填構造が密であるほど、熱の吸収による原子の格子振動を緩和しやすくなり、熱膨張率は小さくなる。」は誤り。
充填構造が密であるほど原子のずれが起こりにくく、その結果、熱膨張率は小さくなる。

水酸アパタイトは骨や歯などの生体骨組織と類似しており、生体親和性に優れたインプラント材料である。水酸アパタイトは、酸性水溶液中で難溶性であることを利用して粉体が合成される。」は誤り。
水酸アパタイトはアルカリ性で難溶である。

発光ダイオードでは、化合物半導体のpn接合の順方向に電圧をかけて、pn接合領域から電子をn型領域へ、正孔をp型領域へと移動させると発光する。」は誤り。
p型とn型が逆。

ニッケル-水素化物二次電池の負極には、水素吸蔵合金が用いられている。充電時には、合金中へ水素が取り込まれ、逆に放電時には合金から放出される。

ダイヤモンドは、電気伝導性、熱伝導性は低く、硬度は高いという特徴を特っており、超硬材料として切削工具等に広く使われている。」は誤り。
ダイヤモンドの熱伝導性は高い。




H16年 Ⅰ-4-1

H16年度問題

正答: ④

自動車用鋼板

亜鉛メッキ鋼板(Wikipedia)より

鋼材や鋼板をめっき槽に漬けて、電気を介して亜鉛をめっきする方法。めっき厚は薄いが、均一にめっきできる。塗料の付着がよいので、塗装する場合に良く使われるが、電化製品コピー機の内部(見栄えに影響しない箇所)では、塗装せずに使うこともある。記号はSECC、SEHCなど。
さらにプレス加工性や塗装性を向上させるため、表面をリン酸塩で処理することを「パーカー処理」[3]や「ボンデ処理」[4]と呼ぶ。ボンデ鋼板[5]自動車車体などに用いられている。


電線用銅(書籍紹介コーナー)より

銅線に使われる銅は純銅であるが、銅精錬が開始された紀元前4000年ごろの遺跡から発掘される銅器には、ヒ素を3~10%含んだものがある。ヒ素を含んだ銅は純銅よりも硬化性と強度に優れているが、電線に用いると伝導率が下がるため有害である。


耐光性プラスチック(富士チタン工業)より

(※Web上での情報検索の結果では、この用途はマイナーかも?)
酸化チタン 均一な粒子のほか良好な耐光性と分散性 エマルジョン塗料、プラスチック、印刷インキ、トラフィックペイント等


タイヤ(Wikipedia)より

加硫
加硫という言葉は主にゴム業界の用語で、正確には原料に対して硫黄などによる架橋反応を起こさせることである。硫黄は熱の働きで低分子のゴムを「橋渡し」し、弾性限界の高いゴムへと変える


発光ダイオード(Wikipedia)より

青色は1990年代初め、赤崎勇天野浩中村修二らによって窒化ガリウムによる青色LEDの半導体が発明された。




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