最新情報
2024年（7月～12月）
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2024.12.30
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2024.12.25
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2024.12.18
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2024.10.11
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2024.10.4
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2024.10.3
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2024.9.18
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2024.9.17
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2024.9.14
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2024.9.13
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2024.9.12
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2024.9.11
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2024.9.9
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2024.9.6
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2024.9.5
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2024.9.4
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2024.9.3
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2024.9.3
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2024.8.31
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2024.8.28
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2024.8.28
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2024.8.28
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2024.8.28
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2024.8.25
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2024.8.23
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2024.8.22
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2024.8.20
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2024.8.15
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2024.8.13
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2024.7.22
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2024.7.19
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2024.7.19
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2024.7.17
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2024.7.12
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2024.7.11
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2024.7.10
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2024.7.6
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2024.7.6
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2024.7.2
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2024.7.1
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2024.12.30
【論文】Catalysis Science & Technologyに山下研との共同研究のAM触媒に関する論文が受理されました。
Hyo-Jin Kim, Kohsuke Mori*, Takayoshi Nakano, Hiromi Yamashita:
Rational design of stainless steel self-catalytic reactors for CO2 methanation: Extending from metal powder to 3D-printed reactor,
Catalysis Science & Technology, (2025), in press.
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2024.12.25
【訪問】宇宙飛行士の若田光一様が、AMセンターを訪問くださいました。宇宙環境・宇宙開発技術に関する壮大なお話を伺うことができました。
若田光一様と中野センター長（掲載許可済（転載不可）） -
2024.12.23
【合同研究会】共同研究している関西大学の上田研究室との合同研究会を開催しました。
合同研究会後の情報交換会にて -
2024.12.18
【論文】Journal of Materials Engineering and PerformanceにAMで造形されたTi6Al-4V合金のエネルギ―密度の機能性に及ぼす影響に関する論文が掲載されました。
H. Yilmazer, Y. A. Sadikoglu, S. Kucuk, O. Gokcekaya, I. C. Turu, T. Nakano, B. Dikici*:
The effect of energy density on microstructural, mechanical, and corrosion characteristics of Ti6Al-4V alloy fabricated via selective laser melting (SLM) and electron beam melting (EBM) techniques,
Journal of Materials Engineering and Performance, (2024), s11665-024-10512-8; 1-13.
https://doi.org/10.1007/s11665-024-10512-8
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Abstract
In this study, the effect of production parameters on Ti-6Al-4V alloys fabricated using selective laser melting (SLM) and electron beam melting (EBM) techniques was investigated. Through the variation of energy volume (12.5, 25, 37.5 J mm−3), these two additive manufacturing methods were compared in terms of microstructure, mechanical, and corrosion properties. Density was calculated using Archimedes' technique, while microstructure was characterized through optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). Mechanical properties were determined via micro-Vickers hardness and tensile tests. Electron backscatter diffraction (EBSD) and x-ray diffraction (XRD) analyses were performed on EBM and SLM samples for a comprehensive understanding. Corrosion susceptibilities of the alloys were evaluated using potentiodynamic scanning (PDS) tests in a 3.5% NaCl solution at room temperature. Microstructural analysis revealed that SLM-produced parts predominantly consisted of the α′ (martensite) phase, whereas EBM-produced parts primarily comprised the α phase with a small amount of the β phase. The strength values of all SLM samples exceeded 930 MPa, surpassing those of wrought Ti-6Al-4V ELI. However, only EBM samples fabricated with a 37.3 J mm−3 energy volume approached this standard. Corrosion susceptibility generally increased with higher energy volume in both EBM and SLM samples, with porosity volume and grain size variations influencing corrosion behavior.
Keywords
Corrosion; EBM; Energy density; Phase transformation; SLM; Ti-6Al-4V -
2024.12.18
【学会】第34回日本MRS年次大会（産業貿易センタービル１F、横浜市開港記念会館、波止場会館、神奈川県中小企業共済会館、2024年12月16～18日）に参加しました。
産業貿易センタービルにて -
2024.12.11
【新聞】JST-Crestの成果として、MPCポリマーの最適パターン設計により骨芽細胞の配列化制御を達成し、骨配向化と骨形成を共に促進する材料の開発に成功したことが日刊工業新聞に掲載されました。
骨芽細胞最適に配列
日刊工業新聞 2024年12月11日 朝刊 21面
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2024.12.11
【受賞内定】第72回日本金属学会論文賞に中野研関連の3件が選ばれました。日本金属学会2025年春期講演大会で表彰されます。
●第72回日本金属学会論文賞
【組織部門】
Fei Sun, Toshio Ogawa, Yoshitaka Adachi, Kazuhisa Sato, Shunya Takagi, Goro Miyamoto, Asuka Suzuki, Akinori Yamanaka, Nobuo Nakada, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Yuichiro Koizumi: Modulated Structure Formation in Dislocation Cells in 316L Stainless Steel Fabricated by Laser Powder
Bed Fusion (Materials Transactions 64巻 6号)【力学特性部門】
Koji Hagihara, Toko Tokunaga, Kazuki Yamamoto, Michiaki Yamasaki, Tsuyoshi Mayama, Takumi Shioyama, Yoshihito Kawamura, Takayoshi Nakano: Unified Understanding of Strengthening Mechanisms Acting in Mg/LPSO Two-Phase Extruded Alloys
with Varying LPSO Phase Volume Fraction (Materials Transactions 64巻 4号)【材料プロセシング部門】
Yuheng Liu, Kazufumi Nose, Masayuki Okugawa, Yuichiro Koizumi, Takayoshi Nakano: Fabrication and Process Monitoring of 316L Stainless Steel by Laser Powder Bed Fusion with μ-Helix Scanning Strategy and Narrow Scanning Line Intervals (Materials Transactions 64巻 6号) -
2024.12.7
【受賞】日本金属学会第7回第7分野講演会にて、D3の松坂君、M2の齊藤さんが最優秀ポスター賞、M2の森さん、M1の宮澤君、B4の星野君が優秀ポスター賞を受賞しました。
応力場に応じた骨配向性構築による力学機能適応
○松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由
第7回日本金属学会第7分野講演会最優秀ポスター賞、愛媛大学、2024年12月7日薬剤投与による骨基質タンパク質の機能不全が骨微細構造構築に及ぼす影響
○齊藤光郁、松垣あいら、中野貴由
第7回日本金属学会第7分野講演会最優秀ポスター賞、愛媛大学、2024年12月7日チタン形状制御による細胞内張力制御を介した骨機能正常化
○森陶子、松垣あいら、中野貴由
第7回日本金属学会第7分野講演会優秀ポスター賞、愛媛大学、2024年12月7日低弾性率と高強度の両立を目指したPBF-LBによるβ型Ti合金の微細組織制御
○宮澤啓太郎、小笹良輔、江草大佑、阿部英司、多根正和、中野貴由
第7回日本金属学会第7分野講演会優秀ポスター賞、愛媛大学、2024年12月7日PBF-LBを用いた形状・材質制御によるNi基Inconel 718の力学機能設計
○星野壮希、石本卓也、Ozkan Gokcekaya、眞山剛、多根正和、中野貴由
第7回日本金属学会第7分野講演会優秀ポスター賞、愛媛大学、2024年12月7日 -
2024.12.7
【学会】中野研究室のメンバーが第７回日本金属学会第７分野講演会「⾦属系バイオマテリアルサイエンスの新展開（Ⅶ）」（@愛媛大学、12月7日）に参加しました。
12月７日
ポスター発表
応力場に応じた骨配向性構築による力学機能適応
○松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由
薬剤投与による骨基質タンパク質の機能不全が骨微細構造構築に及ぼす影響
○齊藤光郁、松垣あいら、中野貴由
チタン形状制御による細胞内張力制御を介した骨機能正常化
○森陶子、松垣あいら、中野貴由
PBF-LBを利用した人工界面の形成と高強度化
○菊川泰地、石本卓也、眞山剛、小笹良輔、中野貴由
低弾性率と高強度の両立を目指したPBF-LBによるβ型Ti合金の微細組織制御
○宮澤啓太郎、小笹良輔、江草大佑、阿部英司、多根正和、中野貴由
PBF-LBによるMg合金の造形と微細組織の形成
○大川翔、小笹良輔、徳永透子、萩原幸司、中野貴由
PBF-LBを用いた形状・材質制御によるNi基Inconel 718の力学機能設計
○星野壮希、石本卓也、Ozkan Gokcekaya、眞山剛、多根正和、中野貴由 -
2024.12.5
【基調講演】第101回レーザ加工学会講演会にて中野先生がプレナ リーセッションでの基調講演を行いました。
中野貴由：
レーザ粉末床溶融結合法よる形状・材質制御と医療デバイスへの応用
第101回レーザ加工学会講演会、尼崎リサーチ・インキュベーションセンター（ARIC）
2024年12月4日（水）10：00～10：40【基調講演】
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2024.12.5
【論文】Journal of Alloys and Compoundsに中国東北大との共同研究の成果が受理されました。
Chenyang Wu, Xiaoli Zhao*, Takayoshi Nakano, Mitsuo Niinomi, Nan Jia, Deliang Zhang:
Grain size dependence of deformation behavior in Ti-15Mo alloy prepared by powder metallurgy
Journal of Alloys and Compounds, (2024), 177825.
https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.177825 -
2024.12.5
【論文】Materials Transactionsにチタン合金の組織変化と高温力学特性に関する論文が掲載されました。
Tomoki Kuroda, Haruki Masuyama, Yoshiaki Toda, Tetsuya Matsunaga, Tsutomu Ito, Makoto Watanabe, Ryosuke Ozasa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Masayuki Shimojo, Yoko Yamabe-Mitarai:
Microstructure Evolution and High-Temperature Mechanical Properties of Ti-6Al-4Nb-4Zr Fabricated by Selective Laser Melting,
Materials Transactions, 64 [1], (2024), 2022021; 348-356.
DOI: https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-MLA2022021
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Abstract
Ti-6Al-4Nb-4Zr (mass%) was prepared by selective laser melting (SLM) under various conditions, and the microstructure evolution resulting from SLM processing and subsequent heat treatments was investigated. The effects of the unique SLM-induced microstructure on the high-temperature compressive strength and creep properties of the samples were then elucidated. Under rapid cooling conditions, the martensitic structure formed in a scale-like pattern, with a 100 µm in size, consistent with the laser scanning pattern. By contrast, under slow cooling conditions, the α/β lamellar structure formed in β grains with a 300 µm grain size instead of in a scale-like pattern. The martensitic structure drastically changed to a Widmanstätten structure during heat treatment. The equiaxed α phase also formed at the interface of the scale-like patterns. By contrast, the α/β lamellar structure did not exhibit a change in response to heat treatment. The compressive strength of the SLM samples was governed by the martensite α size and the grain size, both of which depended on the cooling rate. The dominant creep deformation mechanism at 600°C and under a loading stress of 137 MPa was grain boundary sliding. The creep life depended on the grain size. The HIP treatment improved the creep life because it eliminated pores introduced by the SLM process.
Keywords
selective; lasermelting; heat-resistant; Ti alloys; compression; strength; creep -
2024.12.5
【論文】Journal of Alloys and Compoundsに中国東北大との共同研究の成果がOA論文として掲載されました。
Chenyang Wu, Xiaoli Zhao*, Takayoshi Nakano, Mitsuo Niinomi, Nan Jia, Deliang Zhang:
Grain size dependence of deformation behavior in Ti-15Mo alloy prepared by powder metallurgy
Journal of Alloys and Compounds, 1010, (2025), 177825: 1-12.
https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.177825Abstract
To the best of our knowledge, this is the first report demonstrating grain refinement to 4 μm via a mass-production method for the Ti-15Mo alloy. Grain sizes ranging from 4 to 38 μm were achieved by controlling thermomechanical processing in powder metallurgy, combined with heat treatment using recycled coarse powders for additive manufacturing. The critical grain size for deformation twinning was investigated, alongside an analysis of the deformation behavior and mechanical properties of the Ti-15Mo alloy with various grain sizes. Upon refining the grain size to 7 μm, deformation twinning is inhibited, shifting the plastic deformation mechanism from mechanical twinning to dislocation slip. The yield strength can be adjusted between 921 and 715 MPa, with elongation ranging from 18.4% to 34.4%, by varying the grain size distribution ratio of small to large grains relative to 7 μm from 1.5 to 0.42. This strengthening effect primarily arises from dislocation strengthening, Mo solid solution, texture strengthening, and modifications in the Hall-Petch constant due to changes in deformation behavior during grain refinement.Keywords
Ti-Mo alloy; Power Metallurgy; Grain refinement; Mechanical properties; Mechanical twinning -
2024.12.5
【論文】Acta Biomaterialia(IF=9.4)にMPCポリマーでのゼブラコーティングによる骨配向化誘導に関する論文が受理されました。
Tadaaki Matsuzaka, Aira Matsugaki*, Kazuhiko Ishihara, Takayoshi Nakano*:
Osteogenic tailoring of oriented bone matrix organization using on/off micropatterning for osteoblast adhesion on titanium surfaces, Acta Biomaterialia, (2024), in press. -
2024.11.29
【書籍】中野先生が分担執筆したテクノロジー・ロードマップ 2025-2034 全産業編（日経BP）が発行されました。
中野貴由：
第15章：材料/製造 15-6 3Dアディティブ・マニュファクチャリング（3D-AM）、
テクノロジー・ロードマップ 2025-2034 全産業編、日経BP、(2024), pp.502-505.PDFはこちら
■ 著者：出川 通 ほか95名
■ 2024年11月29日発行
■ レポート：A4判、630ページ
■ 価格
・書籍とオンラインサービスのセット：990,000円（10％税込）
・書籍のみ：660,000円（10％税込）
■ 発行：日経BP
■ HP: https://project.nikkeibp.co.jp/mirai/techroadall/ -
2024.11.21
【論文】チタン合金に関する最近の研究に関する論文がMaterials Transactions 12月号に掲載されました。
Mitsuo Niinomi*, Takayuki Narushima, Takayoshi Nakano:
Recent Research and Development in the Processing, Microstructure, and Properties of Titanium and Its Alloy
Materials Transactions, 65 [12], (2024), 1600-1611.
https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-M2024082
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Abstracts
The special issue on recent research and development in the processing, microstructure, and properties of titanium and its alloy contains four review articles on metal additive manufacturing (AM) focusing on the processing, microstructural and/or crystallographic control, and biomedical applications of titanium and its alloys, and seventeen regular articles on metal AM, refining, microstructural evolution, and mechanical and fatigue properties related to the microstructure, and biomedical applications of titanium and its alloys, which have been published in Materials Transactions in 2023. This study briefly addresses this issue.
Keywords
titanium and its alloys; additive manufacturing (AM); phase transformation; microstructure; mechanical properties; titanium based intermetallics; biomaterials; recycling -
2024.11.21
【会議】中野先生と石本先生が、世界最大のAMの展示会、formnextを視察しています。
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2024.11.14
【講演】松垣先生が、テクノアリーナシンポジウム「テクノアリーナ発・分野横断型研究の開拓に向けて」で 講演を行いました。
生体・バイオ工学＆フォトニクス・センシング工学－グループ ジョイントフォーラム－
テクノアリーナ発・分野横断型研究の開拓に向けて
松垣あいら「マテリアルサイエンスで切り拓く次世代骨医療エンジニアリング」
2024年11月14日 15:30～16:00 大阪大学 吹田キャンパス センテラスサロン
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2024.11.13
【新聞】JST-Crestの成果として、３DPでの予熱・蓄熱の制御によりクロム合金の高密度化と結晶組織制御を達成したことが日刊工業新聞に掲載されました。
高密度でクロム造形
日刊工業新聞 2024年11月13日 朝刊 25面
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2024.11.13
【論文】サイバー／フィジカル空間を用いて、高融点Crのレーザ積層造形に成功した論文が、"Journal of Materials Research and Technology"誌にOA論文として掲載されました。
Sung-Hyun Park, Ozkan Gokcekaya*, Tatsuya Nitomakida, Takayoshi Nakano*:
Effects of heat accumulation strategies on defects and microstructure of pure chromium fabricated by laser powder bed fusion: An experimental and numerical study,
Journal of Materials Research and Technology, 33, (2024), 11.049; 1-12.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.11.049
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Abstract
The process of employing laser powder bed fusion (L-PBF) process to refractory materials, such as chromium (Cr), remains challenging because of its high ductile-brittle transition temperature. Therefore, a strategy is required to increase the processing temperature to prevent defects. The focus of this study is to clarify the effect of the preheat temperature and scan length variations on defects during the L-PBF process with an experimental and numerical study. Applying a high preheat temperature and short scan length was effective in mitigating the defects. By tuning the heat accumulation strategies, the determined relative density measured by the Archimedes principle and optical measurement of pure Cr parts increased from 97.2% to 99.8% and 97.4% to 99.2%, respectively. The numerical study indicated that deepened and elongated melt pool geometry owing to heat accumulation promoted epitaxial growth. Strong crystallographic texture formation with epitaxial growth led to higher grain size, lower high-angle grain boundary misorientation, Kernel average misorientation, and Taylor factor, which resulted in densification by preventing defects. The hardness of L-PBFed Cr samples gradually decreased with the stronger crystallographic texture formation and compressive yield strength exhibited the same phenomenon. However, the high densification sample with strong crystallographic texture promised the highest compressive strength and strain because it allows single and multi-slip operation during the compressive deformation without premature fracture. This study is a pivotal moment in heat accumulation strategies to achieve high densification for brittle materials fabricated by the L-PBF process while proposing an approach to ensure the reliability of structural applications.
Keywords
Chromium; Laser powder bed fusion; Densification; Numerical simulation; Process-microstructure-property relationship -
2024.11.9
【受賞】軽金属学会第147回秋期大会で元山誓織君がポスター賞を受賞しました。
軽金属学会第147回秋期大会 軽金属溶接協会ポスター発表賞, 11月9日
"Al-Si 共晶合金の粉末床溶融結合における溶融・凝固の数値熱流体力学解析"
元山誓織、奥川将行、小泉雄一郎、中野貴由
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2024.11.6
【論文】サイバー／フィジカル空間を用いて、高融点Crのレーザ積層造形に成功した論文が、"Journal of Materials Research and Technology（IF=6.2, Q1論文）"誌に受理されました。
Sung-Hyun Park, Ozkan Gokcekaya*, Tatsuya Nitomakida, Takayoshi Nakano*: Effects of heat accumulation strategies on defects and microstructure of pure chromium fabricated by laser powder bed fusion: An experimental and numerical study,
Journal of Materials Research and Technology, (2024), in press. -
2024.11.2
【講演】松垣先生が、第54回日本口腔インプラント学会学術大会で講演を行いました。
シンポジウム５ メカノバイオロジー最前線 （座長：⿊嶋伸⼀郎先生、依⽥信裕先生）
松垣あいら、中野貴由「メカノバイオロジーから見た骨基質配向化機構とその人為的制御」
2024年11月2日 9:00-10:30 国立京都国際会館 Room E -
2024.11.1
【受賞】宮澤君が、日本チタン学会（仙台）にて、最優秀ポスター賞を受賞しました。
宮澤啓太郎、小笹良輔、江草大佑、阿部英司、多根正和、中野貴由：最優秀ポスター賞、
L-PBF法によるTi-42Nb合金の組織と力学特性の制御、
第4回日本チタン学会講演大会（2024年度）、日本チタン学会、
2024年11月1日、東北大学金属材料研究所講堂 -
2024.11.1
【受賞】2024 Powder Metallurgy World Congress & Exhibition (WORLD PM2024)でShuhei Mino君が最優秀ポスター賞を受賞しました。
2024 Powder Metallurgy World Congress & Exhibition (WORLD PM2024) Best Poster Award, 2024年11月1日
"Raking and Fusing Behaviors during Fabrication of Multiple-layers in Powder Bed Fusion: an Integrated Discrete Element and Computational Thermal Fluid Dynamics Study",
Shuhei Mino, Masayuki Okugawa, Takayoshi Nakano, Yuichiro Koizumi -
2024.11.1
【学会】第４回日本チタン学会 講演大会（2024年度）（＠東北大学金属材料研究所講堂、11月1日）に参加し、以下の発表を行いました。
基調講演
〇小笹 良輔、中野 貴由:
チタン含有ハイエントロピー合金の合金設計と機能性制御
ポスターセッション
〇宮澤 啓太郎、小笹 良輔、江草 大佑、阿部 英司、多根 正和、中野 貴由:
L-PBF法によるTi-42Nb合金の組織と力学特性の制御
1日目 ナノテラス見学会にて撮影した集合写真 -
2024.10.29
【学会】日本バイオマテリアル学会シンポジウム2024（＠仙台国際センター、10月28日～10月29日）に参加しました。
【日本学術会議公開シンポジウム】
材料工学委員会の活動とバイオマテリアル・生体医工学に期待すること
○中野貴由【特別セッション】
1B-9 (S3)
3D造形による骨基質配向性を誘導可能な椎間スペーサーの製品化
○高橋広幸、中野貴由1C-5 (S4)
多階層バイオマテリアルー生体界面制御による骨形成・安定化材料設計
○松垣あいら、中野貴由2A-15 (S7)
骨基質配向性の解明とそれに基づく骨医療デバイスの臨床応用
○中野貴由【一般セッション】
1D-1
金属3Dプリンタと合金設計による生体用チタン含有合金の創製と組織制御
○小笹良輔、中野貴由【ポスター】
1P-007
L-PBF法による準安定β型チタン合金の組織制御を介した力学機能制御
○宮澤啓太郎、小笹良輔、江草大佑、阿部英司、多根正和、中野貴由1P-062
新規頸椎ケージによる配向化骨基質誘導
○船奥和真、松垣あいら、西田英髙、秋吉秀保、中野貴由1P-064
細胞の表面形状センシング機構に基づいたチタン表面制御による細胞・骨基質配向化誘導
○森陶子、松垣あいら、中野貴由1P-065
頭蓋骨再生部における骨微細構造の異方的再構築過程
○山野大陸、田口大誠、松垣あいら、石本卓也、中野貴由2P-056
金属3D積層造形によって製作したTi-Cr-Sn超弾性合金の変形挙動
○陳成、野平直希、小笹良輔、田原正樹、石本卓也、小泉雄一郎、中野貴由、細田秀樹2P-064
負荷ひずみ速度に応じたオステオサイトの加速度流感受に基づく骨配向化制御
○松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由2P-065
薬剤投与による骨基質タンパク質活性化制御が骨配向化に及ぼす影響
○齊藤光郁、松垣あいら、中野貴由
東京科学大学 藤枝俊宣先生とともに -
2024.10.21
【講演】中野先生が、CREST「ナノ力学」領域 2024年度公開シンポジウムで講演をしました。
【開催日時】 2024年10月20日（日）9:30～17:00（14:00-14:30）
【会場】 JST東京本部別館1階ホール／Zoom webinarのハイブリッド
14:00-14:30中野貴由
「カスタム力学機能制御学の構築～階層化異方性骨組織に学ぶ～」
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2024.10.11
【講演】中野先生が第14回おおた研究・開発フェアで研究・開発特別講演を行いました。
中野貴由：最新の金属積層造形法（AM技術）と今後のモノづくり,
13：15~14：15, PIO PARK, 2024年10月11日【研究・開発特別講演】
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2024.10.11
【招待講演】松垣先生が第26回日本骨粗鬆症学会でシンポジウム講演を行いました。
シンポジウム2 SY2-1 骨質因子コラーゲンの基礎から臨床応用update 座長：萩野浩先生、斎藤充先生
「骨質因子としてのコラーゲン/アパタイト配向性と材料工学に基づくその人為的制御」 松垣あいら、中野貴由
石川県立音楽堂 2階 邦楽ホール
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2024.10.10
2025年6月30日～7月4日までフランスUniversity of ToursでThermec 2025が開催されます。
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2024.10.7
【論文】Materials Characterizationに名古屋大学足立教授らとの共同研究の成果が掲載されました。
Fei Sun*, Yoshitaka Adachi, Kazuhisa Sato, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Yuichiro Koizumi:
Quantitative revealing the solute segregation behavior at melt pool boundary in additively manufactured stainless steel using a novel processing method for precise positioning by HAADF-STEM,
Materials Characterization, Materials Characterization, 217, (2024), 114435: 1-6.
https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.114435論文はこちら
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Abstract
Laser-powder bed fusion (LPBF) enables the fabrication of complex metallic components by manipulating various laser scan strategies to control microstructure and texture. Multiple thermal cycling and rapid solidification lead to non-equilibrium, non-uniform microstructure, and micro-segregation at the melt pool boundary (MPB), whose accurate location is still invisible by transmission electron microscopy (TEM), and quantitative concentration remains imprecise. In this study, we proposed a novel method to make it clear by controlling the crystallographic texture of 316 L stainless steel through unique LPBF processing parameters to obtain a single-crystal-like microstructure of the cellular structures along the laser scanning direction. The accurate location of the track-track MPB is distinguishable by means of the transverse and longitudinal cellular dislocation structures on both sides. The edge-on state of the track-track MPB makes the quantitative concentration analysis precisely using high-angle annular dark-field scanning TEM with energy-dispersive X-ray spectroscopy, which is in good agreement with the Scheil-Gulliver solidification simulations.
Keywords
Additive manufacturing; Melt pool boundary; Cellular structure; Segregation -
2024.10.4
【論文】Materialia (Elsevier)へin-situ合金法で作製を可能とした非化学量論組成TiNbMoTaWハイエントロピー合金に関する論文が掲載されました。
Yong Seong Kim, Ozkan Gokcekaya, Aira Matsugaki, Ryosuke Ozasa, Takayoshi Nakano*:
Laser energy-dependent processability of non-equiatomic TiNbMoTaW high-entropy alloy through in-situ alloying of elemental feedstock powders by laser powder bed fusion, Materialia, 38, (2024), 102241: 1-10.
https://doi.org/10.1016/j.mtla.2024.102241論文はこちら
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Abstracts
Pre-alloyed powder, which is primarily used in laser powder bed fusion (LPBF), has the disadvantages of requiring time and high manufacturing costs. To overcome these limitations, in-situ alloying, which mixes pure elemental powders and alloys them in real-time during the LPBF process, has attracted attention. In particular, manufacturing high entropy alloys (HEA) containing high-melting-point refractory elements through in-situ alloying presents considerable challenges. In this study, a non-equiatomic single body-centered cubic (BCC) solid-solution HEA was fabricated via in-situ alloying with Ti, Nb, Mo, Ta, and W powders through the LPBF process. Specifically, by applying a high volumetric energy density (VED), we successfully mitigated the segregation of constituent elements, leading to an enhanced crystallographic texture. Consequently, the reduction in the residual stress and high-angle grain boundary (HAGB) density progressed, contributing to an increased relative density. Thus, this study marks a pioneering endeavor for in-situ alloyed HEA fabrication via LPBF, illustrating the efficacy of in-situ alloying utilizing mixed powders.
Keywords
High entropy alloys; Additive manufacturing; In-situ alloying; Segregation; Cracking -
2024.10.3
【論文】Materials Characterizationに名古屋大学足立教授らとの共同研究の成果が受理されました。JST-CrestならびにJSPS学術変革での支援の成果です。
Fei Sun*, Yoshitaka Adachi, Kazuhisa Sato, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano, Yuichiro Koizumi:
Quantitative revealing the solute segregation behavior at melt pool boundary in additively manufactured stainless steel using a novel processing method for precise positioning by HAADF-STEM,
Materials Characterization, in press. (2024) -
2024.9.30
【招待講演】松垣先生が令和6年度AMED再生・細胞医療・遺伝子治療プロジェクト研究交流会でポスター発表を行いました。
Meet up企画 日本バイオマテリアル学会 X AMED 再生・細胞医療・遺伝子治療
「細胞・遺伝子制御により早期骨再建を実現するバイオマテリアル開発」 松垣あいら
東京国際フォーラム B7ルーム -
2024.9.28
【講演】AM研究会主催の「産官学連携によるオールジャパンのAM研究開発体制の構築とその未来」と題した企画をFormnext Forum Tokyo 2024で行いました。大変盛況で、多くの立ち見で講演を聞いてくださる方で溢れました。ご講演してくださった経済産業省素形材産業室米原室長補佐様をはじめとする超ご多忙な皆様方、講演を聴いてくださった方、そして何より本企画を計画ださった安田弘行教授をはじめ、お手伝いいただいた大阪大学の皆様に心より御礼申し上げます。
当日のセミナープログラム
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2024.9.25
【行事】毎年恒例の研究室旅行を行い大いに盛り上がりました。
9月23日、24日は、中野研毎年恒例の研究室旅行でした。三重県を中心にM1が計画してくれ、大いに盛り上がりました。
コケ玉づくり体験
夫婦岩にて賢島グランドホテルにて
商業リゾート「VISON」にて -
2024.9.22
【論文】Materialia (Elsevier)へin-situ合金法で作製を可能とした非化学量論組成TiNbMoTaWハイエントロピー合金に関する論文が受理され、OAとして出版される予定です。
Yong Seong Kim, Ozkan Gokcekaya, Aira Matsugaki, Ryosuke Ozasa, Takayoshi Nakano*: Laser energy-dependent processability of non-equiatomic TiNbMoTaW high-entropy alloy through in-situ alloying of elemental feedstock powders by laser powder bed fusion, Materialia, in press (2024).
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2024.9.20
【招待講演】中野先生が第33回日本脊椎インストゥルメンテーション学会（伊東学会長）でランチョンセミナーを行いました。
中野貴由：骨配向性に基づく新規腰椎椎体間スペーサーの動作原理、
座長：今釜史郎名古屋大学整形外科教授
開催日時： 2024年9月20日（金） 13:30～14:30（前半）、
グランドメルキュール札幌大通公園（旧ロイトン札幌）
第4会場（2Fハイネスホール）
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2024.9.20
【学会】中野先生が大会実行委員長を務めた第175回日本金属学会秋期講演大会・第188回日本鉄鋼協会講演大会が大阪大学豊中キャンパスで3日間の会期を終え、無事終了しました。参加いただいた先生方、技術者の方、その他の企業関係者の方ありがとうございました。さらに関西支部でお手伝いいただいた関係者の皆様にも御礼申し上げます。
合同懇親会には240名を超える方々の参加をいただきました。来賓として、大阪大学総長西尾章治郎先生と田中敏宏統括理事・副学長にご挨拶いただきました。
（写真中央右：西尾総長、写真中央左：田中理事、写真左：中野大会実行委員長、写真右：安田大会実行副委員長）
合同懇親会には中野研卒業生も多く参加くださいました。
左から、高橋さん、松垣先生、中野先生、池尾先生、宮部先生 -
2024.9.20
【学会】日本金属学会2024年（第175回）秋期講演大会（@大阪大学豊中キャンパス、9月18日～9月20日）に参加しています。
中野研のメンバーで集合写真を撮影しました。
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2024.9.18
【受賞】日本金属学会2024年（第175回）秋季講演大会、村上記念賞を受賞しました。
〇中野 貴由:
骨質金属材料学の構築と金属積層造形法による骨配向化誘導デバイスの臨床応用、
第21回村上記念賞、（公社）日本金属学会、2024年9月18日
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2024.9.17
【学会】中野研究室のメンバーが日本金属学会2024年（第175回）秋期講演大会（@大阪大学豊中キャンパス、9月18日～9月20日）に参加します。
村上記念賞受賞講演
2024年9月19日
〇中野 貴由:
[16] 骨質金属材料学の構築と金属積層造形法による骨配向化誘導デバイスの臨床応用
基調講演
2024年9月18日
〇小泉 雄一郎、足立 吉隆、森下 浩平、佐藤 和久、戸田 佳明、石本 卓也、木村 禎一、中野 貴由:
[S6.1] 超温度場材料創成学 -- 温度勾配1000万K/m超えの結晶成長の科学
〇足立 吉隆、丸山 大地、澤井 健吾、陳 達徳、孫 飛、中野 貴由、小泉 雄一郎、石本 卓也:
[S6.10] CNN画像回帰―ANN連成モデルによる積層造形材のプロセスー組織―特性相関
2024年9月19日
〇石本 卓也、西川 侑希、小笹 良輔、佐藤 和久、中野 貴由:
[S6.29] 基調講演: レーザ粉末床溶融結合法を用いた純金属粉末の混合によるTi合金の相安定性と力学機能の制御
一般講演
2024年9月18日
〇奥川 将行、元山 誓織、福島 希真、澤泉 克彦、柳 玉恒、小泉 雄一郎、中野 貴由:
[S6.2] 粉末床溶融結合における急速昇温過程の数値熱流体力学計算
〇長者 亮佑、奥川 将行、小泉 雄一郎、中野 貴由:
[S6.5] 付加製造用電子ビーム照射によるZrO2セラミックス粉体の溶融・凝固挙動の数値熱流体力学シミュレーション
〇福島 希真、奥川 将行、柳 玉恒、小泉 雄一郎、中野 貴由:
[S6.15] 粉末床溶融結合での急速冷却を利用した高炭素ステンレス鋼におけるオーステナイト相の安定化
2024年9月19日
〇小笹 良輔、百歩 明、中野 貴由:
[21] 8元系生体用ハイエントロピー合金の創製と高機能化設計
〇ゴクチェカヤ オズカン、キム ヨンソン、小笹 良輔、松垣 あいら、中野 貴由:
[25] Design of bio-high entropy alloys for suppressing elemental segregation for laser powder bed fusion process
〇二斗蒔田 達也、Gokcekaya Ozkan、小笹 良輔、中野 貴由:
[S6.20] L-PBF法による結晶集合組織制御を介したNi基合金の耐水素脆性変化
〇朝倉 光平、石本 卓也、小笹 良輔、佐藤 和久、今野 晋也、石田 清仁、中野 貴由:
[S6.21] レーザ粉末床溶融結合を用いたCo基合金の結晶集合組織と力学特性の制御
〇河野 圭希、趙 研、安田 弘行、竹山 雅夫、中野 貴由:
[S6.25] 金属3Dプリント製β相含有TiAl合金におけるα2/γナノラメラ組織の形成挙動
〇山田 頌、趙 研、安田 弘行、竹山 雅夫、中野 貴由:
[S6.26] 金属3Dプリント製β相含有TiAl合金の延性に及ぼす微細組織の影響
〇朴 盛賢、Gokcekaya Ozkan、中野 貴由:
[S6.27] Improved high-temperature tensile properties in γ-TiAl alloy fabricated by laser powder bed fusion
〇佐藤 翼、柳 玉恒、奥川 将行、佐藤 和久、安田 弘行、中野 貴由、小泉 雄一郎:
[S6.28] 付加製造用レーザーを照射したFe3Al中の規則ドメイン観察とフェーズフィールド法による成長予測
〇陳 成、野平 直希、小笹 良輔、田原 正樹、石本 卓也、小泉 雄一郎、中野 貴由、細田 秀樹:
[S6.34] L-PBFによって作製したTi-Cr-Sn超弾性合金の変形・変態挙動
〇宮澤 啓太郎、小笹 良輔、江草 大佑、阿部 英司、多根 正和、中野 貴由:
[S6.35] レーザ粉末床溶融結合を用いた準安定β型チタン基合金の高機能化
2024年9月20日
〇前川 翔、岡崎 龍斗、石本 卓也、真中 智世、中野 貴由:
[33] レーザ粉末床溶融結合法によるTi-6Al-4V/Ti-15Mo-5Zr-3Alマルチマテリアル界面での相・組織・強度解析
〇齊藤 光郁、松垣 あいら、中野 貴由:
[43] 薬剤投与による骨基質タンパク質活性化制御を介した骨配向化への影響
〇田中 謙次、松坂 匡晃、松垣 あいら、石本 卓也、黒田 有希子、松尾 光一、中野 貴由:
[44] 生理活性物質による耳小骨微細構造制御に基づく聴覚機能支配機構
〇山野 大陸、田口 大誠、松垣 あいら、石本 卓也、中野 貴由:
[45] ラット頭蓋骨再生における生体アパタイト/コラーゲン配向性の再構築
〇松坂 匡晃、松垣 あいら、中野 貴由:
[46] 荷重ひずみ速度に応じた骨微細構造制御機構の解明
〇松垣 あいら、中野 貴由:
[47] チタン表面構造による間葉系幹細胞機能・骨形成制御
〇森 陶子、松垣 あいら、文 勝徹、海渡 貴司、岡田 誠司、中野 貴由:
[48] 骨芽細胞の形状センシング機構に基づく配向化誘導型椎間デバイス創製
〇船奥 和真、松垣 あいら、西田 英高、秋吉 秀保、中野 貴由:
[49] 新規頸椎ケージによる再生骨基質の配向化誘導
〇佐藤 和久、高木 空、市川 聡、石本 卓也、中野 貴由:
[S6.40] 超高圧電子顕微鏡によるSUS316L鋼LPBF材の溶融池境界近傍における微細組織観察
〇柳 玉恒、済藤 天斗、奥川 将行、佐藤 和久、小泉 雄一郎、中野 貴由:
[S6.41] レーザー粉末床溶融結合法によって造形したFe-Cr-Co単結晶の磁気特性
〇清水 佑太、Gokcekaya Ozkan、小笹 良輔、寺井 智之、蓮見 侑士、大山 伸幸、中野 貴由:
[S6.42] レーザ粉末床溶融結合法による材質制御を介したインバー合金の高機能化
〇首藤 海翔、東野 昭太、三好 英輔、石本 卓也、中野 貴由、多根 正和:
[S6.47] 積層造形法によって作製された生体用ハイエントロピー合金の弾性特性
ポスター発表
2024年9月18日
〇神田 太郎、山形 遼介、中島 広豊、趙 研、安田 弘行、中野 貴由、竹山 雅夫、糸井 貴臣:
[P133] γ-TiAl基合金における一次α2/γラメラ組織がおよぼす粒界反応型組織形成への影響 -
2024.9.14
【論文】Journal of Materials Engineering and PerformanceにAMで造形されたTi6Al-4V合金のエネルギ―密度の機能性に及ぼす影響に関する論文が受理されました。
H. Yilmazer, Y. A. Sadikoglu, S. Kucuk, O. Gokcekaya, I. C. Turu, T. Nakano, B. Dikici*:
The effect of energy density on microstructural, mechanical, and corrosion characteristics of Ti6Al-4V alloy fabricated via selective laser melting (SLM) and electron beam melting (EBM) techniques,
Journal of Materials Engineering and Performance, (2024), in press. -
2024.9.13
【新聞】 JST-Crestの成果として、３DPによる人工界面と自己組織化界面の制御によって、人為的に力学特性が制御可能であることが日刊工業新聞に掲載されました。
ニッケル基合金 高強度化
日刊工業新聞 2024年9月13日 朝刊
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2024.9.13
【論文】JST-Crestの熊本大学眞山教授との共同研究の成果（AMの階層化界面を用いた新しい強化機構）に関する論文がAdditive Manufacturing（Elsevier, IF＝10.3）にOA論文として掲載されました。
Tsuyoshi Mayama*, Takuya Ishimoto, Masakazu Tane , Ken Cho, Koki Manabe, Daisuke Miyashita, Shota Higashino, Taichi Kikukawa, Hiroyuki Y. Yasuda, Takayoshi Nakano:
Novel strengthening mechanism of laser powder bed fusion manufactured Inconel 718: Effects of customized hierarchical interfaces,
Additive Manufacturing, (2024), 104412: 1-16.
https://doi.org/10.1016/j.addma.2024.104412
論文はこちらから→
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860424004585?via%3Dihub
PDFはこちらから→
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/2024Mayama-AM.pdf
Abstract
A novel strengthening mechanism involving hierarchical interfaces self-assembled and/or artificially introduced into Inconel 718 (IN718) via laser powder bed fusion (PBF-LB/M) additive manufacturing (AM) has been discovered for the first time. The structures processed by applying two different scanning directions depending on the region have customized hierarchical interfaces that are formed by self-organization of the microscale lamellar structure comprising distinctively different crystal orientations and artificial control of local texture for mesoscale building blocks. The underlying mechanism of strengthening of the structures is clarified using experimental and numerical approaches. Numerical crystal plasticity finite element analysis successfully reproduces the experimental deformation behavior, including the stress-strain curves and anisotropic changes in the shape of the structures, revealing improvements in the mechanical properties by mechanical interaction owing to plastic anisotropy of the lamellar structure. A systematic numerical analysis of the deformation behavior of structures with a higher density of mesoscale interfaces between regions with different local textures suggests possible improvements in the mechanical properties, showing a 13 increase in 0.2 proof stress in the optimum structure. Additionally, excellent peak mechanical properties are observed owing to the competition of mechanical interactions between regions with different local textures and a decrease in plastic anisotropy owing to the activation of additional slip modes of the lamellar structure.
Keywords
Additive manufacturing; Nickel alloy; Crystallographic texture; Crystal plasticity; Finite element analysis -
2024.9.12
【新聞】日刊工業新聞に「阪大3DPTec統合センター」の設立に関する記事が掲載されました。
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2024.9.11
【定例発表】第5回産業科学研究所・工学研究科定例記者発表を工学研究科未来戦略室長として中野先生が行いました。大阪大学本部の取り組みとして、工学研究科がヘッドクオーターとなり、「大阪大＝3DP」と誰もが認めるブランドへとさらに発展させるための3DPTec統合拠点の構築にむけた事業について紹介しました。
プレスリリースはこちらから→
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/09346bca27f6f029967168f7ee9f988d4a24847a.pdf
当日配布資料はこちらから→
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/092a231ea1c7d6114d60b89045132657e6fce1c9.pdf
第5回産・工定例記者発表の様子
産・工定例記者会見（今回は接合研もゲスト発表） -
2024.9.9
【論文】チタン合金に関する最近の研究に関する論文がMaterials Transactionsに受理されました。
Mitsuo Niinomi*, Takayuki Narushima, Takayoshi Nakano:
Recent Research and Development in the Processing, Microstructure, and Properties of Titanium and Its Alloy
Materials Transactions, 65 [12], (2024), in press.
https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-M2024082 -
2024.9.6
【HP】ヒット数が39万件を突破！
中野研HPのヒット数が39万件を突破しました。
いつもご覧いただき、ありがとうございます。 -
2024.9.5
【基調講演】中野先生が、 第44回リソシンポ(デンマーク)でkeynote presentationをしました。
Takayoshi Nakano: Control of crystallographic textures by metal additive manufacturing [Keynote presentation], 44th Risø International Symposium on Materials Science, Metal Microstructures and Additive Manufacturing
9:00-9:50, 5th, September, Department of Civil and Mechanical Engineering, Technical University of Denmarkプログラムはこちらから→
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/dbb50c9f9871f21499526ed4715222c4d4370f97.pdf
講演内容のProceedingsはこちらから→
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/a8165b7248166dce4faf2eff4df51f1d8cb0d467.pdf
keynote lectureの様子
2日目に撮影した全体写真
リソシンポが伝統的に開催されているニールス・ボア研究所主催者のドルテ先生（Prof. Dorte Juul Jensen）とともに
親友のPeterとともに（Prof. Peter Mayr）とともに -
2024.9.4
【論文】カーボンを過飽和に固溶した新規医療用βチタン合金に関する研究がAdditive Manufacturing Letters（Elsevier）に掲載されました。
Mingqi Dong, Yu Zhang, Weiwei Zhou*, Peng Chen, Zhenxing Zhou, Hiroyasu Kanetaka, Takuya Ishimoto, Yuichiro Koizumi, Takayoshi Nakano, Naoyuki Nomura*:
Laser additive manufacturing of a carbon-supersaturated β-Ti alloy for biomaterial application,
Additive manufacturing Letters, 11, (2024), 100233: 1-7.
https://doi.org/10.1016/j.addlet.2024.100233論文はこちらから→
https://authors.elsevier.com/sd/article/S2772-3690(24)00041-0
PDFはこちらから→
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/1-s2.0-S2772369024000410-main.pdfAbstract
Developing high-performance β-Ti alloys is a persistent and long-term demand for the advancement of next-generation biomaterials. In this study, a strategy of leveraging the unique characteristics of laser powder bed fusion (L-PBF) technique and nanocarbon materials was proposed to design a novel carbon-supersaturated β-Ti alloy. Ultrathin graphene oxide (GO) sheets were closely covering onto spherical Ti-15Mo-5Zr-3Al (Ti1553) powders, enhancing laser absorptivity while maintaining good flowability. Consequently, the GO-added Ti1553 builds tended to be denser than the initial ones, indicating an improved additive manufacturability. During L-PBF, GO sheets were completely dissolved into the Ti1553 matrix, generating fully carbon-supersaturated β-Ti structures with a reduced grain size. Thanks to the exceptional strengthening effects of high-concentration solid-solution carbon (∼0.05 wt%), the GO/Ti1553 builds achieved a high ultimate tensile strength of 1166 MPa. Moreover, as revealed by the immunofluorescence staining experiments, the GO/Ti1553 builds demonstrated a retained cytocompatibility. This study provides new insight into composition and processing design of high-performance Ti components for biomedical applications.
Keywords
L-PBF; β-Ti alloys; Solid solution strengthening; Microstructural evolution; Cytocompatibility -
2024.9.3
【論文】JST-Crestの熊本大学眞山教授との共同研究の成果（AMの階層化界面を用いた新しい強化機構）に関する論文がAdditive Manufacturing（Elsevier, IF＝10.3）にOA論文として掲載されます。
Tsuyoshi Mayama*, Takuya Ishimoto, Masakazu Tane , Ken Cho, Koki Manabe, Daisuke Miyashita, Shota Higashino, Taichi Kikukawa, Hiroyuki Y. Yasuda, Takayoshi Nakano:
Novel strengthening mechanism of laser powder bed fusion manufactured Inconel 718: Effects of customized hierarchical interfaces,
Additive Manufacturing, 93, (2024), in press. -
2024.9.3
【新聞】日本経済新聞に3Dプリンターに関する記事（中野貴由教授の開発した脊椎スペーサーを含む）が掲載されました。
3D印刷をバカにするな 細胞・金属・アートの革命に
村山恵一電子版URL
https://www.nikkei.com/article/DGXZQOCD289MV0Y4A820C2000000/ -
2024.8.31
【新聞】山陽新聞朝刊に中野研と帝人ナカシマメディカルで開発した脊椎スペーサーが井上春成賞を受賞したことが掲載されました。
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2024.8.28
【論文】Ti-6Al-4Nb-4Zrのクリープ挙動に関する論文がMaterials Transactions誌に掲載されました。
Yoko Yamabe-Mitarai, Takashi Inoue, Tomoki Kuroda, Sae Matsunaga, Yoshiaki Toda, Tetsuya Matsunaga, Tsutomu Ito, Ryosuke Ozasa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano:
Creep Behavior of Ti-6Al-4Nb-4Zr Fabricated by Powder Bed Fusion Using a Laser Beam,
Materials Transactions, (2024), 202406, 163-170.
10.2320/jinstmet.JA202406
論文はこちらから→
https://doi.org/10.2320/jinstmet.JA202406
PDFはこちらから→
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/88_JA202406.pdf
Abstract
Powder bed fusion using a laser beam (PBF-LB) was performed for Ti-6Al-4Nb-4Zr (mass%) developed by our group to improve the oxidation resistance at temperatures greater than 600 ℃ by adding Nb and Zr to near-α alloys. Microstructure evolution of the PBF-LB samples by heat treatment was investigated, especially for heat treatment duration in the α + β phase, cooling rate, and heat treatment in the β phase. The equiaxed α phase formed during heat treatment along the melting-pool boundaries. The high volume fraction of the α phase and high Nb contents in the β phase was obtained by slow cooling (furnace cooling) compared with fast cooling (air cooling). The α/β lamellar structure formed in the melting pool boundaries with 100 µm in size and no equiaxed α phase formed along the boundaries by heat treatment in the β phase regime. Creep life at 600 ℃ and 137 MPa was similar for the air-cooled and furnace-cooled samples, but the slightly slower deformation was obtained in the furnace-cooled sample. Creep life of the sample heat treated in the β phase region drastically increased due to the absence of the equiaxed α phase. Dominant deformation mechanism of creep was grain boundary sliding. The small equiaxed α phase accelerated grain boundary sliding.
Keywords
selective laser melting, heat-resistant Ti alloys, heat treatment, creep, deformation mechanism -
2024.8.28
【論文】Ti-Zr-Hf-Ag-V多成分合金の論文がMaterials Transactions誌に掲載されました。
Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai, Satoshi Ichikawa, Aira Matsugaki, Takayoshi Nakano:
Alloy Design and Solidification Microstructure of Ti-Zr-Hf-Ag-V Multi-Component Alloys with a Dual Bcc Structure,
Materials Transactions, (2024), 2024009, 1041-1048.
10.2320/matertrans.MT-MA2024009論文はこちらから→
https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-MA2024009PDFはこちらから→
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/65_MT-MA2024009.pdfAbstract
TiZrHfAgV0.2 (Ti23.8Zr23.8Hf23.8Ag23.8V4.8, at%) high entropy alloys (HEAs) with a dual bcc structure were developed. Fine lamella structure was observed in the arc-melted ingots and melt-spun ribbons. The TiZrHfAgV0.2 HEAs with a dual bcc phase structure were designed by exploiting the concept of immiscibility of the constituent elements. The immiscibility of the constituent elements in the multi-component alloys was discussed using the mixing enthalpy (ΔHi-j) matrix of the i-j elements, binary phase diagrams with liquid miscibility gap, and the thermodynamic calculations.Keywords
high entropy alloys, metals and alloys, microstructure, solidification, liquid phase separation -
2024.8.28
【論文】ステンレス鋼のµヘリックス法によるプロセスモニタリングの論文がMaterials Transactions誌に掲載されました。
Yuheng Liu, Kazufumi Nose, Masayuki Okugawa, Yuichiro Koizumi, Takayoshi Nakano:
Fabrication and Process Monitoring of 316L Stainless Steel by Laser Powder Bed Fusion with µ-Helix Scanning Strategy and Narrow Scanning Line Intervals,
Materials Transactions, (2024), 202402, 190-197.
10.2320/jinstmet.JA202402
論文はこちらから→
https://doi.org/10.2320/jinstmet.JA202402
PDFはこちらから→
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/abd8d3993c834e087b2776f067282b3d7456d31a.pdf
Abstract
We first fabricated the single crystal of 316L stainless steel by laser powder bed fusion (L-PBF), focusing on the applicability of the µ-Helix scanning strategy with narrow pitch as a method for obtaining a single crystal. Various combinations of laser power and laser scanning speed were examined. The cubic block samples were orientated to 〈100〉 in the X-laser scanning direction, to 〈110〉 in the Y-laser scanning direction, and to 〈110〉 in the building direction, which is contrary to that obtained by the µ-Helix scanning strategy in electron beam melting (EBM), in which the X- and Y-laser scanning directions are orientated to 〈110〉, and Z-direction is oriented to 〈100〉 direction. Also, it has been demonstrated that melt pool monitoring by on-axis and off-axis dual photodiodes can detect the nonequivalence of ±X-scanning and ±Y-scanning, which is responsible for the unexpected crystal orientation.
Keywords
laser powder bed fusion, single crystal, 316L stainless steel, process monitoring, µ-Helix -
2024.8.28
【論文】AMでのTi-48Al-2Cr-2Nbの走査速度と力学特性の関係がMaterials Transactions誌に掲載されました。
Ken Cho, Masahiro Sakata, Hiroyuki Yasuda*, Mitsuharu Todai, Minoru Ueda, Masao Takeyama, Takayoshi Nakano: Effect of scan speed on microstructure and tensile properties of Ti-48Al-2Cr-2Nb alloys fabricated via additive manufacturing, Materials Transactions, 88[9], (2024), 202405,198-204.
10.2320/jinstmet.JA202405
論文はこちらから→
https://doi.org/10.2320/jinstmet.JA202405
PDFはこちらから→
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/88_JA202405.pdf
Abstract
The morphology of microstructure and tensile properties of Ti-48Al-2Cr-2Nb (at％) alloy rods fabricated by the electron beam powder bed fusion (EB-PBF) process were investigated with a particular focus on the influence of scan speed of the electron beam. Homogeneous near lamellar structure composed of the α2 and γ phases can be obtained in the rod fabricated under the slowest scan speed. The fine lamellar spacing which contributes to the high strength of the alloy is derived from the fast-cooling rate of EB-PBF. On the contrary, a layered microstructure comprising a duplex-like region and an equiaxed γ grain layer (γ band) perpendicular to the building direction is obtained when increasing scan speeds. We observed for the first time that an increase in the scan speed results in a narrow width of the γ band. We also found that these microstructural changes have a significant influence on the mechanical properties of the rods. The near lamellar structure exhibits higher strength compared to the layered microstructure. Whereas, the rods with the layered microstructure show large ductility at room temperature. The elongation of each rod strongly depends on the width of the γ band owing to the preferential deformation of the γ band.
Keywords
additive manufacturing, titanium aluminide, scan speed, microstructure control, tensile property -
2024.8.25
【論文】Progress in Additive Manufacturing誌にTi合金の微細構造と腐食に関する論文が掲載されました。
Tohid Rajabi, Hamidreza Ghorbani, Masoud Atapour, Ozkan Gokcekaya, Takayoshi Nakano:
Investigating the controlled microstructure features and the corrosion performance of laser beam powder bed fusioned Ti6Al4V alloy,
Progress in Additive Manufacturing, 10, (2025), 00765; 2519-2533.
https://doi.org/10.1007/s40964-024-00765-z
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Abstract
Currently, there is a significant level of interest in the use of additive manufacturing (AM) technology for implant applications. The utilization of titanium alloy implants, particularly those employing Ti6Al4V produced via powder bed fusion using a laser beam (PBF-LB), is expected to optimize osteointegration between the implant and the corresponding bone. The corrosion behavior is crucial for such applications and the process parameters of PBF-LB exhibit noteworthy impacts on both microstructure and corrosion behavior. The impact of PBF-LB process parameters, with a particular focus on laser scan strategy and hatch space, on the microstructure control and corrosion properties of Ti6Al4V remains to be comprehensively studied. Therefore, a comparative analysis was carried out to evaluate the efficacy of two laser scanning strategies, namely X scan and XY scan with two different volumetric energy densities (VED). Results showed that martensitic microstructure formed in both samples due to the fast-cooling speed of the PBF-LB process. Moreover, the EBSD results indicated the remelting effect on grain structure in XY and XZ observation planes. Corrosion investigations revealed that the optimum corrosion behavior of the PBF-LBed specimens was obtained from the XY plane of the XY scan strategy. The findings of this study indicate that a controlled microstructure approach via simultaneous change of laser scanning strategy and hatch space can effectively modify the microstructure and corrosion characteristics of Ti6Al4V alloy.
Keywords
Laser beam powder bed fusion; Scan strategy; Ti6Al4V; Corrosion; Microstructure -
2024.8.23
【行事】中野研の院試お疲れ様会を行いました。
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2024.8.22
【講演】中野先生が日本脊椎インストゥルメンテーション学会にてランチョンセミナーを行います。
中野貴由：骨配向性に基づく新規腰椎椎体間スペーサーの動作原理、
第33回日本脊椎インストゥルメンテーション学会、2024年9月20日（金） 13:30～14:30、ランチョンセミナー8
パンフレットはこちら -
2024.8.20
【論文】東北大学の野村教授のグループとのAMでの共同研究の成果が、Additive manufacturing Letters（IF＝4.2）にOA論文として掲載されます。
Mingqi Dong, Yu Zhang, Weiwei Zhou*, Peng Chen, Zhenxing Zhou, Hiroyasu Kanetaka, Takuya Ishimoto, Yuichiro Koizumi, Takayoshi Nakano, Naoyuki Nomura*:
Laser additive manufacturing of a carbon-supersaturated β-Ti alloy for biomaterial application,
Additive manufacturing Letters, (2024), in press. -
2024.8.15
【論文】Ti合金の走査戦略と耐食性との関係に関する論文がProgress in Additive Manufacturingに受理されました。
Tohid Rajabi, Hamidreza Ghorbani, Masoud Atapour, Ozkan Gokcekaya, Takayoshi Nakano:
Investigating the relationship between laser scan strategy and corrosion performance of laser beam powder bed fusioned Ti6Al4V alloy,
Progress in Additive Manufacturing, (2024), in press. -
2024.8.13
【解説論文】IOP Conference Series: Materials Science and Engineeringに金属AMによる結晶集合組織制御に関するreview articleがOAで掲載されました。
Takayoshi Nakano:
Control of crystallographic textures by metal additive manufacturing-A review,
IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 1310, (2024), 012013: 1-14.
10.1088/1757-899X/1310/1/012013論文はこちらから→
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/1310/1/012013
PDFはこちらから→
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/Nakano_2024_IOP_Conf._Ser.__Mater._Sci._Eng._1310_012013.pdf
Abstract
Metal additive manufacturing (AM), a unique manufacturing method that stacks powder materials layer-by-layer to fabricate products with complex shapes and high precision, allows for a wide range of control over metallurgical microstructures. Metal AM defines solidification units with specific solidification directions and fast cooling, thereby enabling the control of the resulting metallurgical microstructure. However, the studies investigated texture control and utilizing textured microstructure are lacking in the literature. This review describes some of the results of our research on the control of crystallographic textures by laser powder bed fusion (LPBF), focusing on (1) the effect of powder properties on densification and crystallographic texture formation, (2) the effect of the melt pool shape and crystallographic characteristics of the starting material on the formation and orientation of single crystals, and (3) the successful application of alloy design to the preparation of highly functional single-crystalline-like textured biological high-entropy alloys considering specific solidification fields under LPBF. -
2024.7.22
【受賞】中野先生が（公社）日本金属学会より、第21回村上記念賞を受賞することになりました。授賞式は2024年9月18日の日本金属学会秋期講演大会時です。
中野貴由：
骨質金属材料学の構築と金属積層造形法による骨配向化誘導デバイスの臨床応用、
第21回村上記念賞、（公社）日本金属学会、2024年9月18日受賞
PDFはこちらから→
http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/060b482467786a574872296edbf05d7d1a661aa6.pdf
村上記念賞は、（公社）日本金属学会・学会賞に次ぐ賞であり、日本金属学会村上記念賞規程に基づき、金属および関連材料の工学の分野における先駆的研究および開発に格段の功績をあげた第一線で活躍されている研究者に授賞する。 -
2024.7.19
【行事】M2の皆さんの就職内々定お祝い会を行いました。
千里阪急ホテルのビアガーデンにて、就職内々定のお祝い会を開催しました。
中野先生は体調不良のため残念ながら欠席されましたが、心は共に祝ってくださいました。
M2の皆さん、おめでとうございます！
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2024.7.19
【記事】中野研の骨微細構造の力学機能特性に関する論文解説が、日本骨代謝学会の「1st Author」に掲載されました。
高応力下での負荷方向に特化したアパタイト配向化と強度上昇：骨機能適応の新たな側面
Adaptive enhancement of apatite crystal orientation and Young's modulus under elevated load in rat ulnar cortical bone
著者： Jun Wang, Takuya Ishimoto, Tadaaki Matsuzaka, Aira Matsugaki, Ryosuke Ozasa, Takuya Matsumoto, Mikako Hayashi, Hyoung Seop Kim, Takayoshi Nakano (Corresponding author)
雑誌： Bone 2024 Apr, 181, pp.117024, doi: 10.1016/j.bone.2024.117024.記事はこちらから→
http://www.jsbmr.jp/1st_author/issue500/550_nakano.html -
2024.7.17
【講演】松垣先生が 異分野融合型研究開発推進支援事業シンポジウム ～バイオマテリアル界面制御による未来医療～にて 講演を行いました。
松垣あいら、中野貴由: バイオマテリアル界面反応を活用した骨基質配向誘導型デバイスの設計・開発
異分野融合型研究開発推進支援事業シンポジウム ～バイオマテリアル界面制御による未来医療～
ライフサイエンスハブウエスト 2024年7月17日（招待講演） -
2024.7.12
【受賞】中野先生と帝人ナカシマメディカル株式会社（取締役会長 中島 義雄）が第４９回井上春成（いのうえはるしげ）賞を受賞しました。当日中野先生は体調不良で残念ながら欠席でしたが、中島会長をはじめ帝人グループの皆様、JSTの皆様など関係者にて荘厳で盛大に実施されました。
受賞技術の名称
「強固な配向骨を誘導する積層造形椎間スペーサー」
研究者：中野 貴由（ナカノ タカヨシ）
大阪大学 大学院工学研究科 栄誉教授
企 業：帝人ナカシマメディカル株式会社（取締役会長 中島 義雄）
第49回井上春成賞公式HP→
https://inouesho.jp/jyusyou/49/index.html
本技術の説明→PDF
帝人HPの記事→
https://www.teijin.co.jp/news/2024/07/12/20240712_01.pdf
帝人からのプレスリリース記事→PDF
大阪大学工学研究科の記事→
https://www.eng.osaka-u.ac.jp/ja/topics/researchresult/20824/
帝人ナカシマメディカル（株）の記事→
https://www.teijin-nakashima.co.jp/news/newsdetail/?id=913
中島会長の受賞の様子
中野先生への賞状など（石原特任教授・東大名誉教授撮影）
盾（石原特任教授・東大名誉教授撮影）
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2024.7.11
【論文】Scripta Materialia誌に、耐火ハイエントロピー合金 TiNbMoTaWに対する固液相線温度を最小化する設計手法に関する論文が受理され、OA論文として公開されました。
Yong Seong Kim#, Ryosuke Ozasa#, Kazuhisa Sato, Ozkan Gokcekaya, Takayoshi Nakano*:
Design and development of a novel non-equiatomic Ti-Nb-Mo-Ta-W refractory high entropy alloy with a single-phase body-centered cubic structure,
Scripta Materialia, 252, (2024), 116260, 1-7.
#: These authors contributed equally to this work. *: Corresponding author
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2024.116260
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Abstract
Element segregation and consequent phase separation are challenging problems in refractory high entropy alloys (RHEAs). In this study, thermodynamic parameters and calculation of phase diagrams (CALPHAD) were implemented for RHEA design to suppress segregation and phase separation. A novel non-equiatomic RHEA, Ti12W0.5 alloy, was designed with a minimized difference between liquidus and solidus temperatures (ΔT_l-s) and a wide temperature range between solidus temperature and transformation temperature (ΔT_single) and compared with equiatomic RHEA. As-cast Ti12W0.5 alloy maintained a single-phase body-centered cubic (BCC) structure, corresponding to the Scheil-Gulliver model, and segregation of constituent elements was suppressed owing to the minimized . Ti12W0.5 alloy showed excellent strength (approximately 1100 MPa) and ductility (1.6 times higher than TiNbMoTaW alloy). This study demonstrated a novel approach for obtaining single-phase BCC-structured RHEAs with suppressed elemental segregation and phase separation by utilizing combined use of ΔT_l-s and ΔT_single as alloy design indexes.
Keywords
Refractory high entropy alloys (RHEAs); CastingSegregation; CALPHAD; Microstructure -
2024.7.10
【論文】AMで作製した316Lステンレス鋼の急冷凝固セルにおける偏析元素はEELSにより原子価が変化しないことが示され高耐食性を維持できることを示した論文がMaterials Letters（Elsevier）に受理されオープンアクセスとして掲載されました。
Kazuhisa Sato, Shunya Takagi, Satoshi Ichikawa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano:
Local valence analysis of 316L austenitic stainless steel produced by laser powder bed fusion,
Materials Letters, 372, (2024), 136978, 1-4.
https://doi.org/10.1016/j.matlet.2024.136978
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Abstract
Ultra-rapid cooling of laser powder bed fusion (LPBF) generates a cellular solidification microstructure with submicron-sized periodicity accompanied by non-negligible segregation. In 316L austenitic stainless steel, an important corrosion-resistant alloy, the effect of segregation, particularly variations in Cr concentration, on the corrosion resistance of the LPBF product is unknown. Local valence analysis of the LPBF-produced 316L by electron energy-loss spectroscopy revealed no obvious changes in the energy-loss near-edge structures of Cr and Fe measured within the solidification cellular microstructure, at the cell boundary, or at the melt-pool boundary. This result indicates that solidification segregation in the LPBF-produced 316L is unlikely to affect the corrosion resistance of the material.
Keywords
Additive manufacturing; Laser powder bed fusion; 316L stainless steel; Corrosion resistance; Electron energy-loss spectroscopy -
2024.7.6
【論文】Scripta Materialia誌に、耐火ハイエントロピー合金 TiNbMoTaWに対する固液相線温度を最小化する設計手法に関する論文が受理され、OA論文として公開される予定です。
Yong Seong Kim#, Ryosuke Ozasa#, Kazuhisa Sato, Ozkan Gokcekaya, Takayoshi Nakano*:
Design and development of a novel non-equiatomic Ti-Nb-Mo-Ta-W refractory high entropy alloy with a single-phase body-centered cubic structure,
Scripta Materialia, (2024), in press.
#: These authors contributed equally to this work. *: Corresponding author -
2024.7.6
【論文】AMで作製した316Lステンレス鋼の急冷凝固セルにおける偏析元素はEELSにより原子価が変化しないことが示され高耐食性を維持できることを示した論文がMaterials Letters（Elsevier）に受理されオープンアクセスとして掲載される予定です。
Kazuhisa Sato, Shunya Takagi, Satoshi Ichikawa, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano:
Local valence analysis of 316L austenitic stainless steel produced by laser powder bed fusion,
Materials Letters, (2024), in press. -
2024.7.2
【解説】粉体粉末冶金協会誌に解説が掲載されました。
中野貴由：
金属三次元積層造形をはじめとする粉体粉末冶金学を基軸にした異方性材料組織制御に関する研究開発、
粉体および粉末冶金、(2024).PDFはこちら
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2024.7.1
【講演】中野先生がBiomaterials International2024（バンコク6月30日~7月4日）に参加しています。
Takayoshi Nakano: Bone extracellular matrix orientation composed of apatite and collagen, and development of novel medical devices for promoting the orientation by metal 3D printing, Biomaterials International 2024, Tuesday, July 2, 2024, 9:00-9:40, Convention Hall A
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主催者とともに
中野先生のPlenary presentationの様子
