化学応用EP

横浜国立大学理工学部化学・生命系学科化学応用EP> 研究紹介

先端材料分野

機能性材料研究室 ( 金井研究室 )

新規機能性材料の創生
金井研

研究キーワード:ソフトマター、コロイド化学、光機能、マイクロ流路

研究内容:コロイド、ゲル、ミセル、エマルションなどのソフトマターは、食品、化粧品、医療品、新規材料、生体材料など、幅広い分野で注目されています。本研究室では、ソフトマターを用いて、新しい機能性材料を開発しています。具体的には、マイクロ流体デバイスを用いた新しい機能性エマルションや微粒子の開発、粒径がナノからミクロンサイズのコロイド微粒子を高周期配列させフォトニック結晶として利用する研究などを行っています。



先端材料工学研究室( 中尾研究室 )

ユビキタスな材料を複層化することで新機能を発現する材料を創生
中尾研

研究キーワード:自己治癒材料、スマート材料、複合材料、ジェットエンジン

研究内容:インテリジェント材料と呼ばれる機能性複合材料が、エネルギー分野や航空宇宙分野を中心に注目を集めています。 これらは、ありきたりな物質から成り立っていながら、それら構成要素を複合する手法にアイデアを加えたことで、 実に多彩な機能を発現します。 本研究室では、インテリジェント材料の中でも、「自己治癒材料」という、 損傷を材料自身が自発的に修復する材料の研究を行っています。写真は当研究室が中心となって開発している自己治癒セラミックスによるジェットエンジンタービン翼です。



工業物質工学研究室( 岡崎・横山研究室)

“測る”を化学する
岡崎・横山研究室

研究キーワード:センサ,腐食防食,社会人教育

研究内容:工業物理化学を基礎として、環境・エネルギー・安全工学に関連した研 究、具体的には各種センサ材料の開発と高性能コーティングの劣化評価手法の開発お よび社会人技術者の再教育に関する研究を行っています。
●高性能サーミスタ材料の開発
●Mn-Fe-Ni系スピネル型単一相酸化物焼結体の作製と電気的特性
●ライン型光ファイバ水素センサの開発
●電気化学的手法を用いた化学センサデバイスの開発
●高性能コーティングの劣化評価手法と余寿命評価
●様々な表面処理材料の耐食性評価にかかわる研究
●社会人技術者向け工学教育







環境物質化学研究室(吉武研究室)

高次構造を持つ物質を環境回復に

研究キーワード:メソ細孔性物質、環境回復材料、固体触媒

研究内容:化学反応は原子の組換えですが、環境やエネルギーの諸問題解決に役立つ材料がどのように働くか見てみると、 このようなミクロ( <2 nm)な現象に加え、メソスコピック(2 nm~50 nm)なダイナミクスが 重要であることがわかります。より高度な機能を持つ吸着剤、触媒、電極材料を開発するに当たっては、 原子レベルで解析を行う一方で、孔内拡散現象、活性点や吸着点の隣接効果、 材料骨格の柔軟性などメソスケールでの物質の構造・機能解析と設計が欠かせません。 私たちの研究室では、周期構造を有するメソ細孔性シリカやメソ細孔性オルガノシリカ、 層状オルガノシリケートなどミクロ・メソスケールで高度に構造制御された材料を開発、 構造と機能(吸着、触媒、電極)を研究しています。



コロイド界面化学研究室( 荒牧研究室)

分子集合体構造を利用した人々の幸せに役立つ素材開発
荒牧研究室

研究キーワード:界面科学、コロイド化学、分子集合体、界面活性剤、脂質

研究内容:界面活性剤はミセルやリオトロピック液晶など、ナノサイズの分子集合体を形成します。これを利用することにより洗浄、乳化などの技術を飛躍的に向上させたり、高機能を付与したソフトマテリアルをつくることができます。これらの技術は化粧品、医薬品、食品などの製剤技術や、ナノ材料の創製に利用することができます。研究活動においては国外の研究機関・大学や化粧品・トイレタリー製品・食品関連企業との共同研究なども積極的に行っています。







化学工学分野

反応工学研究室( 相原研究室)

反応と分離を融合した高度なエネルギー変換技術

研究キーワード:熱利用、化学蓄熱、無機多孔体、分離膜、水素エネルギー

研究内容:「反応工学」と「分離工学」を組み合わせて、熱エネルギーと化学エネルギー間の相互変換を利用した エネルギー貯蔵・輸送技術を研究しています。 現在は、ケミカルヒートポンプ・蓄熱プロセスと水蒸気改質法による水素製造プロセスについて の研究テーマを扱っており、これらのプロセスに水蒸気選択透過分離膜、二酸化炭素選択吸着剤を組み合わせて、 熱-化学エネルギー変換を高効率で行う新しい熱利用システム、水素エネルギー製造システムの構築を目指しています。



反応装置工学研究室( 羽深研究室 )

物質の表面を創る
羽深研究室

研究キーワード:半導体結晶材料, 表面化学反応

研究内容:半導体結晶(SiとSiC)を作るための化学反応を研究しています。工業生産に活用できる化学反応を提案し、化学反応を調べる方法を考え、それを行うための装置を設計して実験を行っています。それにより、結晶成長、エッチング、分子の吸着脱離、水流・気流・加熱の設計、などの技術を開発し、化学工学・応用化学・応用物理学・材料工学・結晶工学・電子工学などに広くまたがる実践的テーマを、幾つもの会社・研究機関と共同して研究しています。



流動プロセス工学研究室( 上ノ山研究室 )

ミキシング技術の高度化・精緻化を目指して
上ノ山・仁志研究室

研究キーワード:化学工学、ミキシング技術、レオロジー、超臨界、晶析

研究内容:溶液晶析操作について、装置内の乱流状態・輸送現象の詳細な理解に基づき、粒子衝突、核発生、結晶成長、析出反応、結晶凝集などを数値モデル化し、溶液混合、過飽和度分布、粒子分散に関する数値流動解析(CFD)に組み込むことで、製品結晶の品質予測を可能とする数値流動解析手法の構築に取り組んでいます。





環境分離プロセス工学研究室( 中村研究室 )

機能分子からプロセス設計まで化学を活用!
中村研究室

研究キーワード:化学工学、分離工学、水環境、膜分離

研究内容:主な研究・開発テーマは、水環境保全プロセス、分離プロセスを中心に社会からの新しい技術ニーズに応える研究開発を行っています。 化学のみならず、新素材、バイオテクノロジー、情報処理、電気工作、機械工作などの 各分野の知識・技術を駆使して、新しいシステムの創生を行います。研究・開発を通して、化学工学的思考を基礎として自ら考える習慣を身につけ、 「対象にシステムを見出すセンス」、「システムの挙動を調べる洞察力」、 「新しいシステムをつくる創造力」を身につけることを目指します。







熱エネルギー工学研究室( 奥山研究室 )

熱エネルギーの新たな機能の創造を目指して
奥山研究室

研究キーワード:熱エネルギーの有効利用、相変化現象を利用した高性能冷却技術、マイクロ熱流体システム

研究内容:高温あるいは高熱負荷状態における気液相変化系熱流体現象(液体の過熱限界における自発核生成沸騰現象や沸騰除熱限界熱流束など)の機構解明、また、熱が伝わることにより生まれる熱流体の機能(マイクロアクチュエータ機能、マイクロチャネル熱伝達機能、毛管液供給機能、化学反応における触媒作用など)を活用して従来性能を大きく凌駕する冷却・熱輸送促進技術や迅速性・効率性・コンパクト性に優れた新たな流体・熱・反応プロセスを開発することを目的とした研究を行っている。



熱流動工学研究室( 森研究室 )

熱と流体の高度利用技術の創生

研究キーワード:沸騰冷却、パッシブ冷却システム、混相流、細胞・組織の凍結

研究内容:熱流体の特性を上手く活用し、従来の熱機器の性能を飛躍的に向上させるための研究・開発を行っています。具体的な研究テーマは以下の通りです。
・多・E質体を活用した無動力で作動する超高性能冷却
・含水多孔質体を用いた過熱水蒸気の瞬間生成
・高温高圧下の気液二相流動現象の把握
・細胞・組織の凍結保存




安全工学分野

プロセス安全工学研究室(熊崎研究室)

化学物質・化学反応をより安全に制御する
熊崎研究室

研究キーワード:物質安全、化学プロセス安全、安全教育、安全文化、安全管理

研究内容:物質の危険性評価,暴走反応の解析,安全教育や管理システムの分析を通じ、安全な化学プロセス設計を目指し研究に取り組んでい ます。
化学反応を基礎として、爆発火災を避けながら安全に反応を進めるための研究、 人・モノ・情報の安全管理といった化学反応の安全全般に関する研究を行っています。
化学産業は化学反応プロセスを利用して化学製品を作ることで我々の生活を豊かにします。 しかしその過程では、いったん反応が制御できなくなると、爆発に至るなど甚大な影響を社会に与える危険性があります。 本研究室は化学反応プロセスが暴走しないようにするにはどうすればよいか、 安全に化学反応を進行させるにはどうすればよいか、が基本的なテーマであり、 実験やシミュレーションにより色々な角度から研究を行っています。 さらに、さまざまな化学反 応・人・モノの集合体である化学プラントを安全に運転するための ヒューマンファクターや組織分野を含む総合管理技術について研究しています。
(三宅研と連携した研究・教育活動を実施)



化学安全工学研究室( 大谷研究室 )

火災や爆発で死傷する人を少なくするために!
大谷研究室

研究キーワード:安全工学,火災・爆発,化学工場,リスク管理,消火剤,難燃剤,危険物

研究内容:我々の身の回りには石油化学工場で作られたたくさんの物質があり、それによって豊かで快適な生活を送れています。しかし、石油製品は燃えやすいと・「う性質を持っており、工場での貯蔵、取り扱い時や運搬・栫A使用時において火災や爆発の災害を起こしてしまうこと・EEェあります。
そこで、当研究室では、火災・爆発の災害を少なくするための爆発の基礎データの取得や消火剤の研究から石油化学工場やコンビナートの災害を未然防止するためのリスク管理のあり方の研究まで、火災・爆発防止のための新しい技術や管理手法を作っていくといった、実用研究を行っています。
現在は、従来消火剤として使われたことのない鉄化合物を消火剤として使えないかといった研究や、事故事例等を統計的に分析することによって事故の起こり易い環境を明らかにし、そのような環境にならないようにすることにより事故を防げないかといった研究を行っています。



火災安全工学研究室( 岡研究室)

性能評価に役立つ工学的手法と基準づくり

研究キーワード:火災安全工学、煙制御、火災感知

研究内容:火災は,火災原因となる熱源から,何らかの経過を経て,燃焼物となる可燃物に燃え移り, 延焼拡大しいきます。その際,「着火源」や「着火物」により火災の形態 (建築物火災,危険物火災,山火事など)が異なります。
当研究室では,住環境安全のひとつとして「火災安全」を取り上げ, 模型実験および数値計算の両面から火災の拡大メカニズム,燃焼性状, 煙や熱による火災感知のメカニズム等を考えています。 これらの成果をもとに,新しい時代の火災安全技術の提案を目指しています。



材料安全工学研究室( 笠井研究室 )

安全な社会に貢献するものづくり
笠井研究室

研究キーワード:リスク評価、非破壊検査、メンテナンス、シミュレーション

研究内容:化学物質を効率的に製造するため、製造設備には高い圧力や温度がかかります。さらに、現在の多くの設備は老朽化しており、それらの設備を使用したまま、使用可能かを評価することが求められています。これらのニーズに応えるために、本研究室では化学+材料+リスクをキーワードとして化学物質の製造設備の使用環境を考慮しながら、健全性を評価するための研究を行っています。



機・Bシ・Xテム安全研究室( 澁谷研究室 )

安心安全な社会への貢献を目指して

研究キーワード:構造健全性、故障予知、材料力学、破壊力学、信頼性工学

研究内容:機械システムの故障・劣化を適切に予測するための技術及び手法の開発を行っています。
1) ナノ/ミクロの視点からの変形と破壊機構の解明
2) 破壊を予知するための新しいモニタリング方法の確立
3) 経年劣化配管の耐震裕度評価
4) エレクトロニクス実装における次世代信頼性設計手法の提案
5) 事故調査・解析手法に関する研究
6) High Quality Computingに関する研究



エネルギー安全工学研究室( 三宅研究室)

エネルギーサイクルを制御する安全の科学技術

研究キーワード:安全工学、エネルギー、爆発、化学災害リスク、リスク情報基盤

研究内容:高密度エネルギー物質としての爆発性物質に注目し,超高速現象の計測方法の開発, 発火・爆発現象の解明,爆発エネルギーの制御と安全かつ有効な利用方法などに 関する研究課題を中心に,爆発工学,環境科学、システム工学,リスク分析学等を駆使して, 災害の防止,エネルギーの有効利用を通じ,化学,原子力等のプラント,廃棄物/リサイクル施設, 危険物輸送システム等の技術システムにおけるリスク解析,評価,管理手法の検討など, 現代科学技術の有する諸問題を安全工学的に解決する技術及び手法の開発を行っています。




環境工学分野

環境安全工学研究室( 藤江研究室 )

物質循環システムで低環境負荷社会を実現!

研究キーワード:持続可能社会、水環境工学、再資源化技術、環境装置工学

研究内容:持続可能社会の実現に向けた技術・システムの研究開発と社会への導入・評価に関する研究に取組んでいる。
主な研究テーマは;
1) 物質フロー解析に基づく健全な循環型社会システムの設計と評価
2) キノンプロファイル法による水土壌圏微生物群集動態解析と管理手法開発
3) 高温高圧処理による廃棄物アップグレードリサイクル技術の開発
4) バイオマス利活用シ・Xテムの設計と持続性・地域適合性評価
5) 排水処理・・潟Tイクル技術開発・評価と水循環システム設計  (熱帯プランテーション)
(亀屋隆志研究室、小林剛研究室と連携した研究・教育活動を実施)



環境安全管理研究室( 亀屋研究室 )

化学物質を安全管理して環境リスクを最小化!
亀屋研究室

研究キーワード:環境リスク、化学物質管理、水環境、大気環境、土壌汚染対策

研究内容:環境問題の原因となる化学品の適切な利用方法と安全管理の研究です。
1) 化学品の毒性や用途や環境挙動など環境リスクの解析
2) 数百種類の環境化学物質の包括一斉分析法と環境評価
3) 水環境に対する生態毒性・遺伝子毒性の環境負荷の解析
4) 新たな大気汚染の発生源の調査と対策手法
5) 土壌地下水汚染の調査手法と対策技術
6) 環境リスクマネジメントのための情報基盤と政策研究



環境リスク評価研究室( 益永研究室 )

環境汚染を測り、汚染源やリスクを解明する
益永究室

研究キーワード:環境汚染調査、化学物質挙動解析、リスク評価

研究内容:微量分析技術と環境鑑識学を駆使して環境汚染の原因や,人と野生生物に対するリスクを解明し,対策を提案します.具体的な研究テーマの例は以下の通りです。
・ 新規環境汚染物質(フッ素系化合物、難燃剤など)や残留性有機汚染物質の存在実態や環境挙動の研究
・ 金属の生物利用性と毒性に関する研究
・ 代替化学物質間のリスク比較
・ 廃棄リサイクルステージにおける化学物質のリスクと管理



環境健康研究室( 中井研究室)

環境の健康への影響、そして評価方法は?
中井研究室

研究キーワード:環境疫学、曝露評価、健康影響評価、生物統計学、大気環境、室内環境

研究内容:化学物質等による環境汚染問題への対策立案・実施のために必要となるバック・{ーンデータを提供することなどを目的として、環・ォ・・による人への健康影響評価、および曝露評価を中心とした周辺領域の研究を行っています。主に、現実の環境下での測定・分析や調査票調査などを通して得られたデータを統計的に解析することにより、下記のような研究を行っています。
・大気汚染や室内汚染による健康影響(急性影響、慢性影響)に関する研究
・疫学調査や健康リスク評価のため、PM2.5やVOC等の曝露評価方法(測定)・曝露実態に関する研究
・曝露評価モデル構築に関する研究



洗浄・洗剤研究室( 大矢研究室 )

地球にやさしい汚れ落としを考える

研究キーワード:洗浄、洗剤、界面活性剤、水生生物毒性、生活科学

研究内容:環境に優しく、汚れを良く落とす洗浄方法や洗剤の開発を目指して研究に取り組んでいます。



環境複雑系研究室( 雨宮研究室)

生命現象で見られる振動反応ダイナミクスの基礎及び応用研究
伊藤・雨宮研究室

研究キーワード:非線形科学,解糖系振動反応,細胞間情報伝達,自己組織化

研究内容:化学反応や細胞の代謝系で見られる時間的・空間的な振動反応のダイナミクスを研究し,医工学・環境分野への応用を図っています。










環境・エネルギーシステム分析研究室( 本藤研究室 )

持続可能な未来のためにエネルギーを考える
本藤研究室

研究キーワード:再生可能エネルギー、LCA、持続可能性、環境政策、意思決定

研究内容:持続可能な未来に向けて、社会の基盤となるエネルギーシステムを環境面や社会経済面から包括的に分析し、政府や企業のみならず生活者の意思決定に貢献する研究をしています。













エネルギー工学分野

エネルギー変換化学研究室( 光島・松澤研究室 )

グリーン水素・ミ会・目指したシステムと材料
光島・松澤研究室

研究キーワード:グリーン水素、燃料電池、水電解、溶融塩、電気化学

研究内容:持続的成長可能な社会を実現するためにはエネルギー(Energy)、環境(Environment)、経済(Economy)の3Esをバランス良く解決することが求められています。この中で、再生可能エネルギーを大幅に導入するための水素社会が注目を集めています。
本研究室では水素エネルギー社会へ向けての重要なエネルギー変換システムである燃料電池及び電気分解システム用の革新的の材料探索や材料劣化に関わる重要、かつ基礎的な研究を、他大学、研究機関や企業との共同プロジェクトや共同研究として行っています。
代表的な研究プロジェクトとして、固体高分子形燃料電池の本格的な普及をめざし、白金に代わる新たな電極触媒材料としての4,5属遷移金属酸物系酸素還元触媒を創生する研究(NEDO 固体高分子形燃料電池実用化推進技術開発)、再生可能エネルギーの利用拡大をめざし、有機ハイドライド(ケミハイ)を電解水素化してエネルギーを貯蔵、輸送するための電解槽開発かかわる電極材料および構造を中心とした研究(SIP エネルギーキャリア)ならびに水電解による水素製造のための電極材料の研究を推進しています。



エネルギー機器材料研究室( 高橋研究室 )

構造材料の信頼性向上と長寿命化の実現
高橋研究室

研究キーワード:材料強度学、エネルギー機器、金属疲労、自己修復材料、表面改質

研究内容:省エネルギーおよび地球温暖化防止の観点から,エネルギー機器や輸送機器で使用される材料の高性能化および信頼性向上が求められています.本研究室では,これらの課題に関して,以下のような研究を行っています.
・ 自己き裂治癒によるセラミックスの信頼性向上
・ 表面改質による金属とセラミックスの長寿命化
・ エネルギープラント用機器の実験とシミュレーション




環境リサイクル工学研究室( 松宮研究室 )

・レアアース効率回収のための省エネルギー型リサイクル技術の開発
松宮研究室

研究キーワード:レアアース、電気化学、物理化学、環境調和型材料

研究内容:近年、レアアース資源の安定供給確保に向けた取り組みが我が国の重要課題として挙げられています。本研究室では環境調和型溶媒:イオン液体を活用し、「湿式分離」と「イオン液体電析」を組み合わせたリサイクルプロセスを開発しています。イオン液体は様々な分野で脚光を浴びており、難燃性・難揮発性といった従来の水溶液や有機溶媒にはない性質があります。このイオン液体はカチオンとアニオンの種類を組み替えることで、融点や粘性などの物性を調節できます。
本研究室ではイオン液体をレアアースリサイクル媒体として利用し、溶媒抽出法と電気化学的手法を駆使することにより、低温でレアアースをメタル化する技術を開発しています。これは従来技術に比べて、熱エネルギーが格段に少ないため、近年の環境負荷低減・省エネルギー対策に貢献できます。




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