2025/06/25 更新

写真a

クボタ マサノブ
久保田 祐信
KUBOTA MASANOBU
所属
カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所 物質変換科学ユニット 教授
カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所 物質変換科学ユニット(併任)
■廃止組織■ 水素適合材料研究部門(併任)
水素材料先端科学研究センター (併任)
工学府 機械工学専攻(併任)
職名
教授
連絡先
メールアドレス
電話番号
0928026720
プロフィール
カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所の水素構造材料研究部門(~2020.3まで)・物質変換科学ユニット(2020.4~)において,金属材料の強度に及ぼす水素の影響(水素脆化)・不純物を利用した水素脆化の防止・高温水素中のクリープ変形を中心に,材料強度に関する実験的研究を,国際的な協働・異分野融合・異なる研究手法の融合を推し進めながら行っています.九州大学・水材料先端科学研究センター(HYDROGENIUS)にも所属し,そこでは主に高圧水素中の水素脆化と疲労限度に関する研究を行っています.九州大学機械工学部門からは多大な援助をいただいており,機械工学科と機械工学専攻に水素適合材料・破壊学研究室を開設させていただき,機械工学の学生とともに研究に勤しんでいます. 教育:以下の課目を担当しました.【全学の学生対象】アカデミック・フロンティア,Advanced engineering,【機械航空工学3年生】機械工学実験第1(ねじり試験),【大学院】水素エネルギー構造材材.材料科学の基礎から最先端の研究まで,わかりやすく,かつ,専門性を失わないように内容を工夫した講義ができるように努めています.卒論・修論では,学生をパートナーとして一緒に仕事ができるように,学生の自主性を重んじて教育する方針です.卒業研究の教育としての目標は,学生が与えられた課題の中から自分なりの目標を見いだし,それを自身のオリジナリティ・クリエイティビティで追求できる能力を身につけることであると思っています.材料強度の学問以外にも,制御・測定のための電気回路製作とプログラミング,試験片・試験装置部品の機械加工,設計製図,成果発表プレゼンテーションなどの広い技術が身に付くように研究を組み立てています.過去には,機械・建築・情報系の学生を対象にして数学,線形代数を教えていたこともあります.全学,部局のFDには,積極的に参加して教育方法についても勉強しています.日本工学教育協会,九州工学教育協会にも所属しています.高校への出張講義にも積極的に参加しています. 研究:材料強度に及ぼす水素の影響を中心に,材料の破壊の研究を行っています.水素ガスに含まれる不純物の影響,高温水素中の材料強度,フレッティング疲労などが主要な研究テーマです.計算力学,材料科学,表面化学,熱力学・マイクロスコピー,分光分析などの研究者と協働しています.研究結果が企業において実際のものつくりに利用されるように,テクノロジー・トランスファーにも重きを置いています. (1)フレッティング疲労,金属疲労,破壊靭性に及ぼす水素の影響:水素を燃料とする燃料電池自動車の販売がスタートしましたが,安全性を保ちながら機器のコストを低減し,水素をより利用しやすくするため,材料強度に関する水素の影響とメカニズムについて研究を行っています.研究には,企業と共同で行っているものもいくつかあります.研究成果は,2004年Young researcher award, 2005年優秀研究発表賞,2009年優秀講演論文賞などを受賞しました. (2)高圧水素中の疲労限度:世界に1台しかない高圧水素中で疲労限度を求めるための装置を開発し,研究しています.世界でもここだけで実施可能な実験です. (3)高温水素機器の材料強度:SOFC,SOECなどのこれから主役になる水素利用機器は高温で作動します.これらの機器の材料強度を研究しています.英文専門誌に投稿した論文は,その号の Top article に選定されました(Corrosion 77-3 (2021) 256-265). (4)フレッティング疲労き裂の発生に関する研究:フレッティング疲労は機器の設計の主要な因子の一つです.接触部の中央から発生するき裂に関して,企業との連携の上研究を進めています.フレッティング疲労は小生の主要な研究テーマであり,学術賞や技術賞の受賞にもつながっています. 社会貢献:日本機械学会九州支部・筆頭庶務幹事(2021.3-),日本材料学会九州支部会計幹事(2008-2009),日本材料学会九州支部庶務幹事(2010),日本材料学会九州支部幹事(2011-2015),日本機械学会会誌編集委員(2009-2010),論文審査委員(和文ジャーナル,英文ジャーナル),企業向け講習会(金属疲労,フレッティング疲労,水素と材料強度など),標準フレッティング疲労試験法策定委員,研究会主査(フレッティング疲労,水素),日本材料学会理事(2016-2019)など. 国際連携活動:国際会議実行委員会(IHC2022, MMYoung, ISFF6 - ISFF10, ASMP2018, VHF-9等)
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研究分野

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 材料力学、機械材料

学位

  • 博士(工学) ( 2021年 九州大学 )

経歴

  • 九州大学 カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所 教授 

    2017年5月 - 現在

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    国名:日本国

  • 九州大学 水素適合材料研究部門 教授 

    2014年4月 - 2017年4月

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    国名:日本国

  • 九州大学 機械工学部門 教授 

    2010年10月 - 2014年3月

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    国名:日本国

    備考:エア・リキード水素適合材料・破壊学講座

  • エア・リキード寄付講座 教授 Air Liquide Industrial Chair on Hydrogen Compatible Materials & Fracture

    エア・リキード・日本エア・リキード・エア・リキード・ラボラトリーズ

    2010年10月 - 2014年3月

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    国名:フランス共和国

    備考:九州大学教授と兼務

  • 水素材料先端科学研究センター 教授 

    産業技術総合研究所

    2008年4月 - 2013年3月

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    国名:日本国

    備考:九州大学と兼務

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学歴

  • 電気通信大学   電気通信学部   機械制御工学専攻・博士前期課程

    1992年4月 - 1994年3月

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    国名:日本国

  • 電気通信大学   電気通信学部   機械制御工学科・学部

    1990年4月 - 1992年3月

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    国名:日本国

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: 天然ガスパイプライン材料の水素適合性評価

    研究キーワード: 水素,水素脆化

    研究期間: 2022年4月 - 現在

  • 研究テーマ: 摩擦による金属触媒活性化に関する研究

    研究キーワード: 触媒 一酸化炭素 二酸化炭素 水素 分解

    研究期間: 2020年4月

  • 研究テーマ: 高温水素環境における材料強度劣化に関する研究

    研究キーワード: 水素,高温,クリープ,疲労,水素浸食

    研究期間: 2017年4月

  • 研究テーマ: 油井管材料のフレッティング疲労に関する研究

    研究キーワード: フレッティング,フレッティング疲労,油井管,コーティング,潤滑

    研究期間: 2016年4月

  • 研究テーマ: 高圧水素配管用溶接継手の開発

    研究キーワード: 水素,溶接

    研究期間: 2014年4月 - 2017年3月

  • 研究テーマ: 水素助長破壊に対する水素ガス中不純物の影響

    研究キーワード: 水素,破壊,疲労,フレッティング,破壊靭性,不純物

    研究期間: 2014年4月

  • 研究テーマ: 高圧水素中の疲労限度

    研究キーワード: 水素,疲労限度

    研究期間: 2014年4月

  • 研究テーマ: 破壊靭性に及ぼす水素の影響

    研究キーワード: 水素 破壊靭性

    研究期間: 2010年10月 - 2013年9月

  • 研究テーマ: 鉄道用車輪材料の微小き裂進展挙動に関する研究

    研究キーワード: 微小き裂,き裂進展,下限界,鉄道

    研究期間: 2010年4月

  • 研究テーマ: ねじりを受ける部品のフレッティング疲労強度評価

    研究キーワード: フレッティング疲労,ねじり,スプライン,はめ合い

    研究期間: 2008年4月

  • 研究テーマ: 水素環境中フレッティング疲労の強度低下メカニズム解明

    研究キーワード: 水素,フレッティング疲労,機構,強度低下,凝着,微小き裂

    研究期間: 2007年4月

  • 研究テーマ: 耐フレッティング疲労設計としての応力緩和溝形状選定に関する研究

    研究キーワード: フレッティング疲労,応力緩和溝,疲労強度向上

    研究期間: 2005年4月

  • 研究テーマ: 水素ガスならびに材料中水素がフレッティング疲労強度に及ぼす影響

    研究キーワード: 水素ガス,水素濃度,フレッティング疲労強度

    研究期間: 2003年4月

受賞

  • 日本材料学会 学術貢献賞

    2024年5月   日本材料学会   水素と構造材料に関する新しい材料科学の研究

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    受賞者は,フレッティング疲労,不純物による水素脆化の抑制,高温水素中クリープ,金属表面の触媒作用と関連した材料強度に関する精力的な研究を行い顕著な成果を収めている.
    1.フレッティング疲労に関する研究 フレッティング疲労強度は平滑材の疲労強度に比べて著しく低いために,設計の主要因子として認識され,数多くの研究がなされてきた.しかし,その現象には,摩耗による経時変化,接触面での化学的作用,摩擦・摩耗と疲労の両方が環境の影響を受けることなどから,現在でも研究の対象となっている.
    受賞者は,比較的小型の部品を対象にして,接触端部に浅い溝を導入する方法で顕著なフレッティング疲労強度の向上を実現するとともに,そのフレッティング疲労強度と溝形状を定量的に関係づける溝の形状パラメータを提案した.受賞者はまた,スプラインによる動力伝達軸の疲労強度を,スプラインと通常は疲労強度の弱部となる圧入とを組み合わせて,4~8倍に向上させることに成功し,その成果は「ハイブリッド結合構造を用いた動力伝達軸の小型化による環境・省動力自動車空調用圧縮機の開発」として,平成23年度日本材料学会技術賞を受賞した.
    受賞者は,フレッティング疲労に及ぼす水素の影響の解明に取り組み,水素がフレッティング疲労強度に影響を与える機構を化学的・物理的・機械的・冶金的な面から総合的に明らかにした.オーステナイト系ステンレス鋼SUS304を供試材として行われた水素中フレッティング疲労試験において,水素がフレッティング疲労強度を低下させることを明らかにし,接触面同士の凝着による高い応力により多数の微小き裂が発生して疲労強度低下に至るメカニズムを,水素によるフレッティング下の微小き裂発生の加速や高い塑性ひずみの繰返しによる結晶相の変態とも関連付けて明らかにした.
    2.不純物による水素脆化の抑制に関する研究 受賞者は,水素ガスに微量の不純物を添加して水素脆化を緩和する研究を,表面化学の研究者と連携した分野横断型アプローチにより推し進めている.一酸化炭素(CO)は,水素よりも鉄表面との相互作用が強い分子であるので,水素脆化の抑制効果が期待できる.受賞者は,COを含む水素中で破壊靭性試験と疲労き裂進展試験を実施し,COは水素脆化を低減するが完全には防止できないこととその機構を明らかにした.鉄表面に吸着したCOは鉄表面の電子密度を引き付けて局在化させ,鉄表面が別のCOと化学的相互作用を持つための障壁となり,その結果,COは鉄表面の最大75%までしか被覆できず,残りの部分から水素が少ない量でも材料に侵入して水素脆化が引き起こされる.
    3.高温水素中クリープ 高温型燃料電池や高温水蒸気電解は,将来の発展が期待される新しい技術である.過去に行われた高温の材料強度に対する水素の影響に関する研究では,水素侵食のようにメカニズムが解明され材料選択法が確立しているものと,水素中クリープのようにメカニズムには確定的な議論が無いものがある.そこで受賞者は,水素中クリープの研究を2016年頃より開始し,オーステナイト系ステンレス鋼SUS304と工業用純鉄SUY-1に対して,水素がクリープ寿命を顕著に減少させることを実験的に示した.また,水素がクリープ変形を加速させる機構として,水素による空孔濃度の増加に助長された転位上昇の促進という新しいメカニズムを提案している.
    4.金属表面の触媒作用と関連した材料強度
     受賞者は,不純物による水素脆化の抑制に関する研究の一環として,COを添加した水素ガス中でフレッティング疲労試験を行い,顕著なフレッティング疲労強度の向上を得た.しかし,その向上の度合いは大気中のフレッティング疲労強度をはるかに上回るものであり,予期した機構では説明できない結果となった.受賞者は,その原因を接触面に堆積したアモルファス・カーボンが固体潤滑剤として作用し,接触面間の摩擦係数を低下させ,接触面の局所的な応力を低下させたためであることを明らかにした.この研究は触媒化学の領域を取り込んだ分野横断的な新しいトライボロジーの研究分野(Chemomechanical catalyst tribology)を開拓することにつながるものであり,学術的な意味は極めて大きい.
     受賞者は,以上のような学術的な貢献と合わせて,1996年に正会員として本会で活動を開始して以来,本会の種々の活動に貢献している.例えば,2007年から2015年にわたり,九州支部の幹事として,九州支部50周年記念行事の実行委員,支部独自の講習会「初めて学ぶ金属疲労」の立ち上げ,支部賞の制定,支部講演会の立ち上げなどに関わってきた.本会の全体に対しても,2016年度から2019年度まで理事を務めて,本会の出版事業を担当した.
     以上のように,受賞者は,顕著な研究業績と学会活動に対する貢献により材料学の進歩発展に寄与したことが認められ,本会学術貢献賞に値するものと評価した.

  • Best Presentation

    2018年8月   ICDMM2018 Conference Committee   Effects of Hydrogen and Weld Defect on Tensile Properties of SUH660 and SUS316L Welded Joints

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    The effect of hydrogen on the tensile properties of the SUH660 and SUS316L different materials welded joints was characterized in conjunction with the joint shape and weld defects. The butt welded joint specimen without weld defect fractured at the SUS316L base material,and did not cause hydrogen embrittlement (HE). However, the failure position of the spigot-lap welded joint specimen moved from the SUS316L base material to the weld part when hydrogen charging was applied. This resulted in a significant reduction of the elongation. It was presumed that the HE was induced by the stress concentration due to the weld shape. The weld defect induced HE in both joints. The weld defect was produced by incomplete penetration. It also caused incomplete mixing of the weld metal. Consequently, filler nickel segregated around the weld defect, then HE occurred.

  • 平成23年度 技術賞

    2012年5月   日本材料学会   ハイブリッド結合構造を用いた動力伝達軸の小型化による環境・省動力自動車空調用圧縮機の開発

  • 日本機械学会 機械材料・材料加工部門 一般表彰 優秀講演論文賞

    2010年9月   日本機械学会 機械材料・材料加工部門   SUS304鋼の水素ガス中におけるフレッティング疲労限度低下機構の検討

  • 日本材料学会論文賞

    2008年5月   日本材料学会   フレッティング疲労強度向上に及ぼす応力逃がし溝形状の影響と溝形状選定条件

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論文

  • Improvement of fretting fatigue strength by carbon monoxide and catalyst activation under chemomechanical effects of fretting 査読 国際誌

    @Masanobu Kubota, @Ryosuke Komoda, #Yuki Nakamura

    Theoretical and Applied Fracture Mechanics   121   103460   2022年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    It is known that the fretting fatigue strength in hydrogen (H2) gas is lower than that in air. The objective of this study is to mitigate the hydrogen effect during the fretting fatigue test in H2 gas by adding carbon monoxide (CO) to the H2 environment. The expected CO effect was reduction in the hydrogen uptake into the material following deactivation of the catalytic surface where H2 molecules dissociate into H atoms. However, an unexpected result, which was unique in fretting, was obtained. The fretting fatigue test using JIS SUS304 austenitic stainless steel was performed in H2, argon (Ar), 2 vol% CO mixed H2, and 2 vol% CO mixed Ar gases. The fretting fatigue strengths in the CO-mixed gases were significantly improved. For instance, the fretting fatigue life at σa = 240 MPa was 8.8 × 10^5 cycles in the H2 and 10^7 cycles or longer in the CO mixed H2. The cause of the improved fretting fatigue strength was the formation of amorphous carbon between the contacting surfaces during the fretting. The carbon reduced the tangential force coefficient between the contacting surfaces from around 0.6 in the H2 to 0.2 or less in the CO mixed H2. The reduced tangential force resulted in improvement of the fretting fatigue strength. Although the detailed mechanisms of the carbon deposition were unclear, it is plausible that the catalytic action of the metal surface for the CO decomposition into C and O was activated by the effect of fretting, such as removal of the surface oxide layer and other chemomechanical effects.

    DOI: https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2022.103460

  • Achieving a Carbon Neutral Future through Advanced Functional Materials and Technologies 招待 査読 国際誌

    @Andrew Chapman,Elif Ertekin, @Masanobu Kubota, Akihide Nagao, Kaila Bertsch, Arnaud Macadre, @Toshihiro Tsuchiyama, @Takuro Masamura, @Setsuo Takaki, Ryosuke Komoda, Mohsen Dadfarnia, Brian Somerday, @Alexander Tsekov Staykov, @Joichi Sugimura, @Yoshinori Sawae, @Takehiro Morita, @Hiroyoshi Tanaka, @Kazuyuki Yagi, Vlad Niste, Prabakaran Saravanan, Shugo Onitsuka, @Ki-Seok Yoon, @Seiji Ogo, @Toshinori Matsushima, Ganbaatar Tumen-Ulzii, Dino Klotz, Dinh Hoa Nguyen, George Harrington, @Chihaya Adachi, @Hiroshige Matsumoto, @Leonard Kwati, @Yukina Takahashi, Nuttavut Kosem, @Tatsumi Ishihara, @Miho Yamauchi, @Bidyut Baran Saha, Md. Amirul Islam, Jin Miyawaki, Harish Sivasankaran, @Masamichi Kohno, @Shigenori Fujikawa, @Roman Selyanchyn, @Takeshi Tsuji, @Yukihiro Higashi, Reiner Kirchheim, and Petros Sofronis

    Bulletin of The Chemical Society of Japan   95 ( 1 )   73 - 103   2022年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Current greenhouse gas emissions suggest that keeping global temperature increase below 1.5 degrees, as espoused in the Paris Agreements will be challenging, and to do so, the achievement of carbon neutrality is of utmost importance. It is also clear that no single solution can meet the carbon neutral challenge, so it is essential for scientific research to cover a broad range of technologies and initiatives which will enable the realization of a carbon free energy system. This study details the broad, yet targeted research themes being pioneered within the International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (I2CNER). These approaches include hydrogen materials, bio-mimetic catalysts, electrochemistry, thermal energy and absorption, carbon capture, storage and management and refrigerants. Here we outline the state of the art for this suite of technologies and detail how their deployment, alongside prudent energy policy implementation can engender a carbon neutral Japan by 2050. Recognizing that just as no single
    technological solution will engender carbon neutrality, no single nation can expect to achieve this goal alone. This study represents a recognition of conducive international policy agendas and is representative of interdisciplinary, international collaboration.

    DOI: https://doi.org/10.1246/bcsj.20210323

  • Effect of Hydrogen on Creep Properties of SUS304 Austenitic Stainless Steel 査読 国際誌

    #Daisuke Takazaki, @Toshihiro Tsuchiyama, Ryosuke Komoda, @Mohsen Dadfarnia, @Brian P. Somerday, @Petros Sofronis, @Masanobu Kubota

    Corrosion   77 ( 3 )   256 - 265   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The objective of this study is to derive mechanistic insight into the degradation of metals in high-temperature hydrogen in order to enable the safety of evolving hydrogen technologies that operate at elevated temperature. Creep testing was performed in argon and hydrogen gases under absolute pressure of 0.12 MPa at 873 K. The material was JIS SUS304 austenitic stainless steel. Results revealed that the creep life
    (time to failure) and creep ductility (strain to failure) of the SUS304 in hydrogen gas and in argon displayed opposite trends. While the creep life (time to failure) of the SUS304 in hydrogen gas was significantly shorter than that in argon, creep ductility (strain to failure) was higher in hydrogen. Associated with the relatively higher creep ductility, evidence of transgranular microvoid coalescence was more prevalent on
    fracture surfaces produced in hydrogen compared to those produced in argon. In addition, analysis of the steady-state creep relationships in hydrogen and argon indicated that the same creep mechanism operated in the two environments, which was deduced as dislocation creep. Regarding the mechanisms governing reduced creep life in hydrogen, the effects of decarburization, carbide formation, and the hydrogen-enhanced localized plasticity mechanism were investigated. It was confirmed that these effects were not responsible for the reduced creep life in hydrogen, at least within the creep life range of this study. Alternately, the plausible role of hydrogen was to enhance the vacancy density, which led to magnified lattice diffusion (self-diffusion) and associated dislocation climb. As a consequence, hydrogen accelerated the creep strain rate and shortened the creep life.

  • Inhibitory effect of oxygen on hydrogen-induced fracture of A333 pipe steel 査読

    Ryosuke Komoda, Masanobu Kubota, Aleksandar Tsekov Staykov, Patrick Ginet, Francoise Barbier, Jader Furtado

    Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures   42 ( 6 )   1387 - 1401   2019年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The effect of oxygen contained in hydrogen gas environment as an impurity on hydrogen environment embrittlement (HEE) of A333 pipe steel was studied through the fracture toughness tests in hydrogen gases. The oxygen contents in the hydrogen gases were 100, 10, and 0.1 vppm. A significant reduction in the J-Δa curve was observed in the hydrogen with 0.1-vppm oxygen. Under given loading conditions, the embrittling effect of hydrogen was completely inhibited by 100 vppm of oxygen. In the case of the hydrogen with 10-vppm oxygen, initially the embrittling effect of hydrogen was fully inhibited, and then subsequently appeared. It was confirmed that 1-vppm oxygen reduced the embrittling effect of hydrogen. The results can be explained by the predictive model of HEE proposed by Somerday et al.

    DOI: 10.1111/ffe.12994

  • The effects of oxygen impurities on fretting fatigue of austenitic stainless steel in hydrogen gas 査読 国際誌

    Kubota, M., Komoda, R., Furtado, J

    Proceedings of 2016 Hydrogen Confrerence, Edited by B.P. Somerday and P. Sofronis, ASME   454 - 461   2017年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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書籍等出版物

  • Hydrogen Energy Engineering (31 Effect of Hydrogen on the Fretting Fatigue Properties of Metals)

    久保田 祐信(担当:共著)

    Springer  2016年5月 

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    記述言語:英語   著書種別:学術書

  • 初心者のための疲労用語の解説(項目の執筆)

    久保田 祐信(担当:共著)

    日本材料学会  2015年5月 

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    記述言語:日本語   著書種別:学術書

  • 欧米鉄道脱線事故-鉄道用車輪の金属疲労の諸事例-

    平川賢爾,久保田祐信(担当:共著)

    慧文社  2010年10月 

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    記述言語:日本語   著書種別:一般書・啓蒙書

    リポジトリ公開URL: http://hdl.handle.net/2324/1001440389

講演・口頭発表等

  • EFFECT OF HYDROGEN ON CREEP PROPERTIES OF SUS304 AUSTENITIC STAINLESS STEEL 国際会議

    @Masanobu Kubota, #Daisuke Takazaki, @Toshihiro Tsuchiyama, Ryosuke Komoda, Brian P. Somerday, Petros Sofronis, Mohsen Dadfarnia

    International Hydrogen Conference (IHC2023)  2023年9月 

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    開催年月日: 2023年9月

    記述言語:英語  

    開催地:Park City, Utah   国名:日本国  

    The objective of this study is to gain a better understanding of the degradation of metals in high-temperature hydrogen in order to provide a basic science that enables ensuring the safety of developing high-temperature hydrogen technologies. A creep test was carried out in argon and hydrogen gases under a gas pressure of 0.12 MPa in absolute pressure at 873 K. The material was JIS SUS304 austenitic stainless steel. The creep rate in hydrogen was significantly increased compared to that in argon. As a result, the creep life in hydrogen was drastically reduced. The saturated hydrogen concentration in the material at 873 K was estimated as 5.3 mass ppm. Regarding the creep fracture surface, creation of dimples was promoted in the hydrogen gas, whereas intergranular cracking was dominant in argon. In contrast to the reduction in creep life (time-to-failure), the creep ductility (strain-to-failure) was increased in hydrogen. Based on the observation of the fracture surface and measurement of the creep ductility, hydrogen enhanced plasticity at 873K. In order to consider the mechanisms that hydrogen reduced the creep life, the effects of decarburization and carbide formation were investigated. The carbon content didn't change before and after the creep test in hydrogen. In addition, the creep life of the lower carbon SUS304L was reduced in hydrogen similar to the SUS304. These results suggested that the effects of decarburization and carbide formation were minor contributors to the reduced creep life at least within the creep life range of this study.

  • CREEP PROPERTIES OF SUY-1 PURE IRON IN THE PRESENCE OF HYDROGEN AT 873 K 国際会議

    #Kentrao Wada, #Toru Yamashita, #Daisuke Takazaki, Ryosuke Komoda, @Toshihiro Tsuchiyama, @Masanobu Kubota

    International Hydrogen Conference (IHC2023)  2023年9月 

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    開催年月日: 2023年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Park City, Utah   国名:日本国  

    High-temperature hydrogen technology is one of the innovative technologies to accelerate the utilization of hydrogen energy leading to the achieve carbon neutrality. In order to ensure the safety of evolving high-temperature hydrogen technologies, the knowledge of fracture caused in high-temperature hydrogen, which is very aggressive environment for the structural materials, and its mechanism is essential. The objective of this study is to enhance the mechanistic insight into the degradation mechanism of creep properties in hydrogen. Although pure iron is different from that for the advanced high-temperature hydrogen technologies, it was used for a basic study as a model material having BCC crystalline structure. Its simple chemical composition and single pure phase may facilitate the consideration of the mechanism that how hydrogen affect the creep properties. Regarding FCC model material, we studied SUS304 in the past [1]. Creep testing was performed in argon and hydrogen gases at 873 K. The absolute gas pressure at which the creep test was carried out was 0.12 MPa. The hydrogen concentration in the specimen under this creep testing conditions was estimated to be 0.70 mass ppm with reference to Yamabe et al. [2]. Hydrogen accelerated the minimum creep strain rate, resulting in the significant reduction in the creep life over the entire stress range that we carried out the experiment. Interestingly, the relationship between rupture life and minimum creep strain rate in hydrogen conformed with that in argon. In other words, the rupture lives were controlled by the minimum strain rate regardless of the testing environment. This result implies that the central role of the hydrogen in the reduction in the creep life was acceleration of the creep deformation without changing the creep deformation mechanism. The fracture profile showed double cup fracture and the fracture surface was dimple regardless of the environment and creep life. There was no significant difference in the fracture profile and fracture surface morphology. This observation also indicated that hydrogen didn’t change the creep deformation mechanism. Based on the creep deformation mechanism map by Frost and Ashby [3], the creep deformation mechanism in this study was power-law creep. Based on the analytical model expression of the minimum creep strain rate, creep exponent was calculated. It was 5.4 in hydrogen and 6.8 in argon. These values also suggest that the creep deformation mechanism in this study was power-law creep in both hydrogen and argon environment. In addition, this analysis indicated that the hydrogen may reduce the creep activation energy. This consideration is similar to the past study on the SUS304 [1]. A similar mechanism that hydrogen may enhance the vacancy density, which led to a magnified lattice diffusion and associated dislocation climb, may be adopted.

  • Creep in High-Temperature Hydrogen 招待 国際会議

    @Masanobu Kubota, @Daiskuke Takazaki, @Ryosuke Komoda, #Kentrao Wada, @Toshihiro Tsuchiyama, @Mohsen Dadfarnia, @Brian P Somerday, @Petros Sofronis

    6th International Conference on Materials and Reliability (ICMR 2022)  2022年12月 

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    開催年月日: 2022年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:KDDI維新ホール   国名:日本国  

    Virtual zero GHG emission by 2050 is very challenging target. Utilization of high-temperature hydrogen will play a key role in the effort to achieve this ambitious goal. It is known that hydrogen can deteriorate material strength at ambient and sub ambient temperatures (hydrogen embrittlement). On the other hand, there are experimental results and theoretical predictions that no hydrogen embrittlement occurs at high temperature because of weak interaction between hydrogen and defects in the material at high temperature. Nevertheless, reduced creep life in hydrogen at elevated temperature is reported. Regarding the mechanisms that hydrogen affects creep life, it seems that there are no definitive discussions. In this presentation, the result of the creep test of SUS304 austenitic stainless steel and SUY-1 pure iron in hydrogen at 600℃ will be shown. Then, the mechanism of the reduced creep life in hydrogen is discussed based on the examinations of the experimental results and the analysis of an analytical creep deformation model.

  • Effect of Hydrogen on Creep Properties of Austenitic Stainless Steels and Pure Iron 招待 国際会議

    @Masanobu Kubota

    Third International Forum on Hydrogen Codes, Standards and Safety in United Nations Development Program (UNDP) Hydrogen Industry Conference 2021  2021年12月 

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    開催年月日: 2021年11月 - 2021年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:中華人民共和国  

    To secure the safety of advanced high-temperature hydrogen technologies such as SOFC and SOEC, degradation of material strength in hydrogen at elevated temperature was studied. In the creep test in hydrogen at 873K, the creep life was significantly reduced.

  • Improvement of fretting fatigue strength in hydrogen by adding carbon monoxide

    #Yuki Nakamura, @Masanobu Kubota

    日本機械学会第29回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2021)  2021年11月 

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    開催年月日: 2021年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

    Fretting fatigue is one of the major failure modes at the joint or contact part between components in machines and structures. It has been reported that the fretting fatigue strength is significantly reduced in hydrogen gas environment. One of the causes of the reduced fretting fatigue strength in hydrogen is adhesion between contacting surfaces. Also, promotion of crack initiation and acceleration of crack propagation due to hydrogen assist the reduction. The objective of this study is mitigation of the effect of hydrogen on the fretting fatigue strength by adding carbon monoxide to the hydrogen environment. The fretting fatigue test of SUS304 austenitic stainless steel was performed in hydrogen gas and mixed hydrogen and 2 % carbon monoxide gases. The absolute pressure was 0.12 MPa. It was found that the tangential force coefficient between the specimen and contact pad was significantly reduced by the addition of carbon monoxide. Consequently, the fretting fatigue strength in hydrogen was significantly improved. The cause that the tangential force coefficient reduced was formation of amorphous carbon powder between contacting surface during fretting. Metal catalysts were activated at the contacting surface during the fretting in the mixed gas. As a result, carbon monoxide dissociated into carbon and oxygen.

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MISC

  • 接触界面力学とフレッティング疲労強度評価

    久保田 祐信

    日本機械学会 講習会「締結・接合部の設計の実際と今後の展開」   2008年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    Contact Mechanics and Evaluation of Fretting Fatigue Strength

  • 水素利用機器材料の水素ガス環境中フレッティング疲労強度

    久保田 祐信

    圧力技術 Vol.46, No.4   2008年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 接触界面力学とフレッティング疲労強度評価

    久保田 祐信

    日本機械学会 講習会「締結・接合部の設計の実際と今後の展開」   2007年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    Contact Mechanics and Evaluation of Fretting Fatigue Strength

  • フレッティングと疲労

    久保田 祐信

    熱処理技術協会   2007年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • 疲労特性①②

    久保田 祐信

    福岡水素エネルギー人材育成センター 平成28年度技術者育成セミナー   2016年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

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産業財産権

特許権   出願件数: 0件   登録件数: 0件
実用新案権   出願件数: 0件   登録件数: 0件
意匠権   出願件数: 0件   登録件数: 0件
商標権   出願件数: 0件   登録件数: 0件

所属学協会

  • 日本機械学会

  • 日本材料学会

  • 軽金属学会(2007退会)

  • 日本鉄道技術協会(2007退会)

  • 九州工学教育協会

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委員歴

  • 日本機械学会   M&P部門第7技術委員会   国内

    2025年4月 - 2026年3月   

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    団体区分:学協会

  • 日本材料学会   第74期役員候補者推薦委員会   国内

    2025年3月   

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    団体区分:学協会

  • 日本機械学会   論文編集委員アソシエイトエディター   国内

    2024年4月 - 2026年3月   

  • 日本材料学会   編集委員会査読委員(第73期~)   国内

    2024年4月 - 2026年3月   

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    団体区分:学協会

  • 日本材料学会   代議員   国内

    2023年4月 - 2025年3月   

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学術貢献活動

  • ICM&P2025 セッションオーガナイザー

    役割:企画立案・運営等

    日本機械学会M&P部門  2025年11月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • International Scientific Committee 国際学術貢献

    11th International Sympoium on Frettng Fatigue (ISFF11)  ( Leuven, Belgium Belgium ) 2025年8月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:100

  • Coordinator, 2025 I2CNER THRUST WORKSHOP: TOWARD CARBON NEUTRALITY

    役割:企画立案・運営等

    WPI-I2CNER  2025年1月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:30

  • Conference chair, 日本材料学会九州支部 第10回学術講演会

    役割:企画立案・運営等

    日本材料学会九州支部  2024年12月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:100

  • Coordinator, 日本材料学会九州支部 第32回技術懇話会

    役割:企画立案・運営等

    日本材料学会九州支部  2024年12月

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    種別:学会・研究会等 

    参加者数:40

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • Safe pipelines for hydrogen transport 2nd phase, Hy-Line II 国際共著

    2024年4月 - 2026年3月

    Norway 

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    担当区分:研究分担者 

    天然ガスパイプライン鋼の水素脆化に関する国際共同研究を通じて,天然ガスパイプラインを通じた水素輸送の実現と博士学生の教育を促進する.

  • 国際共同研究事業 ドイツとの国際共同研究プログラム(JRP-LEAD with DFG)先進高温水素技術の安全性を確実にする高温水素材料強度劣化に関する分野横断研究 国際共著

    2022年12月 - 2026年11月

    九州大学 

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    担当区分:研究代表者 

    高温水素中のクリープ強度低下に対して,日本とドイツの実験・計算化学・微視組織観察・水素脆化モデリング,熱力学などの研究者が協働して解明に取り組む.併せて,参加する若手研究者が高温水素構造材料のアカデミックなソサイエティを確立できるように育成を行う.

  • 水素ガス中フレッティング疲労強度低下メカニズムに関する研究

    2022年3月 - 2024年3月

    共同研究

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    担当区分:研究代表者  資金種別:その他産学連携による資金

  • 先進高温水素技術の安全性を確実にする高温水素材料強度劣化に関する分野横断研究

    2022年 - 2026年

    日本学術振興会  国際共同研究事業 ドイツとの国際共同研究プログラム(JRP-LEAD with DFG)

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    担当区分:研究代表者  資金種別:共同研究

  • Japan-Norway Partnership on Hydrogen-Materials Interaction – H2NINJA – 国際共著

    2021年4月 - 2026年3月

    Norway 

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    担当区分:研究分担者 

    水素脆化の研究を通じて国際共同研究を実施し,博士学生の教育,研究者間の交流をはかり,将来プロジェクトを継続できるようなソリッドな関係を構築する

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教育活動概要

  • カーボンニュートラルエネルギー国際研究所の国際的、学際的な優れた環境を生かして、国際的に活躍ができる科学者や技術者を育成できるように、研究の実施計画を立ています。他分野の科学者との交流、英語での討論、国際企業や海外大学との連携への参加の機会を与えています.これに加えて、一流の研究者・技術者になるために必要な様々な実践的なスキル(例えば設計,工作,実験,観察・測定,プログラミング,制御,研究発表など)が,研究を通じて総合的に身につくような機会をつくっています.

    学部3年生の学生実験(ねじり試験)と,水素エネルギーシステム専攻の学生を対象に水素エネルギー構造材料学を担当しています.学生実験では単なる材料試験にとどまらないように,理論(材料力学・弾性力学は機械系学生に求められる基礎力の一つである)と実際の破壊現象をリンクさせることを重視しています.先端科目では水素社会での活躍を目指している学生にとって基本的な知識と最先端研究の情報を提供しています.基幹教育の一環として,Advanced engineering(英語)とアカデミック・フロンティアを担当しました.水素エネルギー利用の重要性と水素と材料に関連した問題を紹介しています.

    2006年度まで九州職業能力開発大学校の機械システム系,居住システム系,情報システム系課程において数学,機械数学,線形代数を講義していました.一般教養としての数学だけでなく工学的な例題・応用を多く取り入れて,エンジニアとして社会に出る学生にも数学に興味がもてるよう,また,役立つように留意した講義内容としていました.

    広い意味の教育活動として,接触・締結,材料の強度に及ぼす水素の影響,金属疲労などについて講習会(学協会や民間が主催するもの)の講師を行っています.講習会には多くの企業関係者が出席しています.このような活動を通して,企業からの研究,教育の依頼や直面している問題に対する相談が多数寄せられています.

担当授業科目

  • Seminar in Material Strength(材料力学セミナー)

    2025年4月 - 2026年3月   通年

  • 水素エネルギー構造材料学

    2025年4月 - 2025年9月   前期

  • 機械工学実験第一(AーⅡ,B-Ⅰ)

    2025年4月 - 2025年9月   前期

  • Advanced Material Strength(材料力学講究)

    2024年4月 - 2025年3月   通年

  • Seminar in Material Strength(材料力学セミナー)

    2024年4月 - 2025年3月   通年

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FD参加状況

  • 2025年6月   役割:参加   名称:高校訪問事業(出前講義、入試説明)に係るFD

    主催組織:部局

  • 2023年4月   役割:参加   名称:【シス情FD】若手教員による研究紹介⑧

    主催組織:部局

  • 2020年10月   役割:参加   名称:令和2年度 第1回工学部FD 総合型選抜の実施に向けて―評価基準の策定―

    主催組織:部局

  • 2020年5月   役割:参加   名称:オンサイト授業 vs. オンライン授業:分かったこと,変わったこと

    主催組織:部局

  • 2020年5月   役割:参加   名称:オンサイト授業 vs. オンライン授業:分かったこと,変わったこと

    主催組織:全学

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他大学・他機関等の客員・兼任・非常勤講師等

  • 2012年  独)産業技術総合研究所 協力研究員  区分:客員教員  国内外の区分:国内 

    学期、曜日時限または期間:1年間

  • 2011年  独)産業技術総合研究所 協力研究員  区分:客員教員  国内外の区分:国内 

    学期、曜日時限または期間:1年間

  • 2010年  独)産業技術総合研究所 協力研究員  区分:客員教員  国内外の区分:国内 

    学期、曜日時限または期間:1年間

  • 2009年  独)産業技術総合研究所 協力研究員  区分:客員教員  国内外の区分:国内 

    学期、曜日時限または期間:1年間

  • 2008年  独)産業技術総合研究所 協力研究員  区分:客員教員  国内外の区分:国内 

    学期、曜日時限または期間:1年間

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指導学生の受賞

  • 2024 Young Researcher Award

    授与年月:2024年12月

    受賞学生の区分:博士   受賞学生氏名:和田 健太郎

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    純鉄のクリープ特性に及ぼす炭素と水素の影響

大学全体における各種委員・役職等

  • 2025年7月 - 2027年6月   教育における安全管理専門委員会委員

  • 2023年6月 - 2025年6月   教育における安全管理専門委員会委員

  • 2021年6月 - 現在   環境安全センター委員会委員

  • 2017年4月 - 2018年3月   障害者支援推進委員会

その他部局等における各種委員・役職等

  • 2020年4月 - 現在   部門 I2CNER Science Steering Committee

  • 2019年7月 - 現在   部門 I2CNER Principal Investigator

  • 2019年4月 - 現在   その他 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所 安全・衛生委員会 部会長

  • 2018年4月 - 現在   研究所 I2CNER Faculty Recruitment Committee

  • 2018年4月 - 現在   地区 伊都地区センター・イースト事業場 安全・衛生委員会委員

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社会貢献・国際連携活動概要

  • 工業製品の疲労破壊,フレッティング疲労破壊,水素脆化ついて,企業の依頼を受けて,原因究明と対策を行った(技術相談).破壊事例は一般的にはオープンされないが,一つの事例については工業的な重要性から企業との話し合いを行い,破壊事例と対策について学術誌での公開,講演会での発表を行った.研究成果が破壊事故裁判における鑑定に役立てられたことがある.

    地域の中小企業からも頼られる九州大学となるために,九州の中小企業の開発に参加した.

    研究成果の実用性,社会からの必要性を研究テーマ選択の重要用件のひとつと考えている.「助成」よりも「投資」を意識して研究を行い,製品化まで結びつく共同研究を目指している.

    市民向け,社会人向け,高校生向けに多数のセミナーを開催して,金属疲労,フレッティング疲労,水素脆化の教育を行っている.

    学会の理事,幹事,会誌編集委員会,論文査読委員,常議員,代議員等を勤め,学会の発展に貢献している.

社会貢献活動

  • 令和7年度高校訪問事業(模擬授業)静岡県立浜松西高等学校 「水素エネルギーに関する金属材料の研究~九州大学の水素材料先端研究と機械工学科の紹介」

    2025年9月

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    対象:幼稚園以下, 小学生, 中学生, 高校生

    種別:セミナー・ワークショップ

  • 令和7年度高校訪問事業(模擬授業)上智福岡高等学校 「水素エネルギーに関する金属材料の研究~九州大学の水素材料先端研究と機械工学科の紹介」

    2025年7月

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    対象:幼稚園以下, 小学生, 中学生, 高校生

    種別:セミナー・ワークショップ

  • 令和6年度高校訪問事業(模擬授業)静岡県立浜松西高等学校 「水素エネルギーに関する金属材料の研究~九州大学の水素材料先端研究と機械工学科の紹介」

    2024年9月

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    対象:幼稚園以下, 小学生, 中学生, 高校生

    種別:セミナー・ワークショップ

  • 令和5年度高校訪問事業(模擬授業)静岡県立浜松西高等学校 「水素エネルギーに関する金属材料の研究~九州大学の水素材料先端研究と機械工学科の紹介」

    2023年9月

     詳細を見る

    対象:幼稚園以下, 小学生, 中学生, 高校生

    種別:セミナー・ワークショップ

  • 令和4年度高校訪問事業(模擬授業)静岡県立浜松西高等学校 「水素エネルギーに関する金属材料の研究~九州大学の水素材料先端研究と機械工学科の紹介」

    2022年9月

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    対象:幼稚園以下, 小学生, 中学生, 高校生

    種別:セミナー・ワークショップ

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外国人研究者等の受け入れ状況

  • The University of Gettingen, Germany

    受入れ期間: 2025年9月 - 2025年12月   (期間):1ヶ月以上

    国籍:ドイツ連邦共和国

  • The University of Gettingen, Germany

    受入れ期間: 2025年3月 - 2025年4月   (期間):2週間以上1ヶ月未満

    国籍:中華人民共和国

  • Tampere University, Finland

    受入れ期間: 2024年4月 - 2024年6月  

    国籍:イラン・イスラム共和国

  • 浙江大学

    受入れ期間: 2022年5月 - 2023年5月   (期間):1ヶ月以上

    国籍:中華人民共和国