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導電性ダイヤモンドナノ粒子の開発と高性能水系キャパシタへの応用 【用途例】安全・省スペースで大きな電力を貯蔵するデバイス
安全な中性水系電解液を用いた高エネルギー密度かつ高出力密度の電気二重層キャパシタ（EDLC）の開発を行います。EDLCは、二次電池とは異なり、急速充放電が可能で充放電の繰り返しに対する耐久性に優れた蓄電デバイスです。このような特性から、EDLCは自動車のエネルギー回生や再生可能エネルギーによる発電における電力平準化のためのデバイスとして利用されています。本研究では、「導電性ダイヤモンドナノ粒子」を電極材料とする高性能水系EDLCの開発を目指します。
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分子レベルの設計に基づくオンデマンド型固体触媒 【用途例】産業界で創出されるべき革新的な技術には、何かしらの化学反応が関わる場合が多い
本研究開発では、これまでに独自に開発してきた表面上で精密に分子を集積させることにより触媒反応場の構築する手法を応用して、高活性、多様性、実用性を兼ね備えた触媒の革新的な調製法を確立する。今後、多種多様な化学反応を小規模設備で高効率・低コストで実現する技術が必要となる。また、特殊な設備を必要とせずに室温付近の低温でも化学反応を進行させる技術の需要も増えると見込まれる。このような社会の要請に応じる技術を開発する。
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オーダーメイド可能な樹脂・金属系複合材料の開発 【用途例】抗菌材料・熱電変換材料、摺動材料など多彩なアウトプット
「作ってみたい材料はありませんか？」をキーワードに、金属、樹脂、硫化物などの粉体・粉末を複合化した新規材料の設計・開発が可能です。少量・小ロットの作製に特徴があり、
樹脂用の汎用3Dプリンタや生産設備ではあまり見かけないホットプレスなどを利用し、試験片サイズの新規材料を作製します。抗菌、熱電変換、摩擦・摩耗など応用の範囲は幅広く、素材開発・プロセス開発・特性評価といった「ものづくりの上流から下流まで」の開発が可能です。ユーザーには上記プロセスのどの部分からでも参画が可能であり、新規材料開発のオーダーメイドの幅が広い点も本研究の特徴です。詳細を見る
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性能評価が多分野にわたる対象にも対応できる高効率な最適設計手法・分析法 【用途例】任意の性能評価法に基づく多分野融合設計
工業製品の開発においては，複数の指標を同時に考える必要があり，それらは相反していることもあります．例えば，機械性能を上げたいが，小売り価格は上げたくない，言った設計要求は開発者にとって日常的な問題となっています．加えて，機械性能などの評価にコストがかかるケースでは，試作やシミュレーション工数の削減が実用的な回数や時間に限られています．
実世界の設計問題解決のため，「物理モデルに替わる近似モデルを用いた評価コストの低減」と「近似モデルを利用した1目的・多目的両方に対応した遂次サンプリング」に関する技術を組み合わせた高効率大域的多目的最適化法の研究を進めています．詳細を見る
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模倣学習を用いたロボットによる高速汎用物体操作 【用途例】人間にしかできなかった物体操作をロボットが代替
本技術を用いれば「人間がロボットを遠隔操作してできる作業ならすべて自動化可能」であることが期待されています。初見の物体、柔軟物、多品種の物体を対象とする汎用的な物体操作は人間には容易である反面、ロボットには非常に困難であり肉体労働の完全機械化への大きな障壁となっていました。しかし、本技術では人間の遠隔操作時の技能模倣することで人と同等の物体操作技能をロボットが獲得できます。これまで人間の技能をロボットに教示する模倣学習を開発し、微細な接触面の変動に適応する力制御を内包した技能の教示や、道具を用いることでロボットの位置制御性能を上回る制御性能を実現してきました。
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IoT機器のワイヤレス化を実現する自立電源としての軽量・薄型なマイクロ風力発電機器の技術開発 【用途例】インフラ監視機器用の自立電源
近年，日本ではインフラの老朽化が問題となっており，インフラ監視センサの導入による点検コストの削減の需要が高まっています．
ここで，振動・熱・電波などの環境中のエネルギー源から微小電力を回収する手法として環境発電が注目されています．センサや計測回路の電源として環境発電を用いることで電源配線に拘束されずにセンサを配置することが期待できます．
本研究では，薄く柔軟なシートが風によってはためく現象をPZT素子等で発電に用いたマイクロ風力発電機の性能の評価手法を対象にしております．詳細を見る
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従来比コスト90％減を目指した塗布型環境エネルギー発電体 【用途例】軽量発電体、光・熱センサー等
有機材料と無機材料を複合させたハイブリッド材料からなる安価で無毒な材料を用いて発電層形成用インクを作製し、印刷等の塗布により成膜。電極も発電層と同様に塗布可能な材料で成膜することにより、様々な基材に発電体を形成できる。超軽量、制約の無い形状の選択制、伸縮性を伴うフレキシビリティーを備えた発電体の作製が可能。高温、高圧、高真空プロセスを必要としないことから、安価な製造設備での製造が実現する。
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再生可能エネルギーの出力変動を平準化する容量可変なフローキャパシタの研究開発 【用途例】再生可能エネルギーの出力変動を平準化する
フローキャパシタでは活性炭スラリーを流動させながら電気エネルギーを充放電します．その際のスラリー調製手法・流量が充放電速度・充放電効率にどのように影響するかを体系的に整理してデバイス設計の最適化を行います．フローキャパシタは電池と比べて安価な部材で構築できるデバイスだと期待されています．フローキャパシタの弱点である内部エネルギー損失の低減を目指します．
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健やかな水環境形成のための持続的底質環境保全技術の開発 【用途例】持続的かつ長期的にエネルギーをかけずとも環境保全が可能な技術の提供
閉鎖性の高い水環境では、これまでに蓄積された環境汚濁によって底質環境の悪化が深刻化しています。本研究では、発電しながらこのような底質環境の改善が可能な堆積物微生物燃料電池の実用化に向けた検討を行っています。汚染された底質環境では、貧酸素水塊の形成や硫化水素ガス等による悪臭の発生等様々な損失が生じています。本技術の適用によって、持続的かつ長期に上記のような損失を軽減することが期待されます。また、改善は自発的に進み外部からのエネルギー投入が必要ないだけでなく、電気エネルギーも回収可能なクリーンな環境改善技術となります。
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太陽光エネルギーを用いたP2G(メタンガス製造)システムの屋外実証 【用途例】太陽光から蓄えられるエネルギーへ
太陽電池と水電解装置による太陽光水素製造および製造した水素と二酸化炭素によるメタン合成を実際の太陽光を用いて実証します。高い太陽光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が期待できる集光型太陽電池を用いることで、太陽光エネルギーからメタンへのエネルギー変換効率を高めることが最大の特徴です。メタン製造コストの低減のため、メタン合成のもとになる太陽光から水素までのシステム最適化、メタン合成を行うオペレーション最適化を実施します。
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耐熱性と耐酸化性に優れたセラミクス吸着材の開発 【用途例】セラミクスの特徴をそのままに、長く使える吸着材
窒化ホウ素は「ホワイトカーボン」とも呼ばれ、炭素原子2個分の総電子数が窒素とホウ素の電子数の和と同じで、炭素材料に類似した結晶構造をとることで知られています。一方で窒化ホウ素は白色の絶縁体であり、炭素材料とは全く異なる性質をもちます。我々は、窒化ホウ素を壁材とする細孔性材料を創製し、炭素材料を超えるガス吸着能を有している可能性を示す結果を得ました。セラミクスの１つである窒化ホウ素は耐酸化性や耐熱性に優れていることから、既存の材料よりも過酷な条件で利用することが可能であり、細孔性窒化ホウ素の新たな用途開拓を目指します。
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電気化学的吸脱着システムによるCO2の回収のための多孔質炭素電極の開発 【用途例】CO2回収のための新しいシステムを構築
CO2分離回収システムのエレクトロスイング吸着法（ESA）に着目し，カルボニル基を多量に有する多孔質炭素を調製することで，ESA電極の最適化を図ります。この多孔質炭素電極を使用することで，現在提案されているアントラキノンを複合した炭素電極の欠点を克服できると考えています。ESA法は，従来の圧力スイング吸着法（PSA）や温度スイング吸着法（TSA）に比べてCO2分離回収システムの省エネルギー化を期待できますが，アントラキノンが還元された際に電極から溶出する問題点があり，本研究テーマはこの問題点を解決できるものです。
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材料と工法にDigitalを適用して開発するフレキシブル超小モジュール浸炭 【用途例】ロボットメカニクス，試作，多品種少量小ロット生産（FMS)
昨今3Dプリンティング等で現実のものになってきた超小モジュールフレキシブルなモノづくりですが，その強度に関してはあまり着目されていませんでした．本研究では超小モジュールフレキシブルモノづくり(FMS)の世界に一部の大きな機械装置メーカー，大手熱処理専業者等でなければ実現できなかった熱処理を超急速化・超小モジュール化した上で導入し，自由な設計で浸炭熱処理レベルの機械強度を得られるようになります．
目指すところは電子レンジの様な小型コンパクトな装置で大型熱処理装置に比する強度を得られる手法の開発です！詳細を見る
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リアルタイム画像認識技術と大学内の5G通信環境を活用した、視覚障がい者の歩行を支援する装着型デバイスと通信システムの開発 【用途例】リアルタイム画像認識とAIの判断による音声警告等を備えたウェアラブル型デバイスを開発
本研究は、リアルタイムで映像取得、AIによる周辺環境の画像認識、認識結果を踏まえた音声警告の機能を備えた、視覚障がい者向けの歩行支援システムの確立、およびウェアラブル型デバイスの実用化を目指すものです。
本研究を担当する研究者は、専門である画像認識技術を活用して、視覚障がい者の歩行を支援するウェアラブル型デバイス、システムのプロトタイプを開発しました。今後は、5Gに対応したクラウドコンピューティングを活用して、ウェアラブル型デバイスの実用化に向けた、プロトタイプのワイヤレス化、省電力化、軽量化の実現等を進めます。詳細を見る
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ペプチド自動合成を活用した合金触媒の超並列探索技術の開発 【用途例】あらゆる分野で活用可能な高機能触媒の提供
合金触媒を設計する際のパラメーターは「活性点金属種の組み合わせ」「担体の種類」「粒径」「分散度」など多岐に渡っており、新触媒の実用化には多大な時間とコストが必要です。
我々はペプチド自動合成技術を活用することでサブナノ粒子触媒を精密に得ることに成功しました。これを活用して単一元素のみならず合金触媒を自動的に生成することを目指します。
今後は、原子の組成パターン拡充、触媒スクリーニング評価の整備、機械学習を用いたフィードバックシステムの構築を行うことで、新触媒を網羅的かつ高速に探索する仕組みを形成します。詳細を見る