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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
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ぺロブスカイトナノ結晶を用いた、より高色純度かつ高精細な有機・無機ハイブリッド発光材料の開発 【用途例】高色純度な有機・無機ハイブリッド発光材料
ぺロブスカイトナノ結晶をディスプレイ分野で実装するためには、成膜技術の確立、発光特性の向上、駆動安定性等の信頼性確保に加え、鉛を含まない環境に配慮したペロブスカイトナノ結晶の開発が不可欠です。これまで鉛系のペロブスカイトナノ結晶では高色純度で安定であることが知られていましたが、最近では非鉛型ペロブスカイトナノ結晶も鉛系に匹敵する高色純度と安定性を持つことが分かってきました。そこでこの非鉛型ペロブスカイトナノ結晶を実用可能な水準に引き上げるためのナノインク・ナノ結晶シート・LEDを開発します。
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より短時間での植物品種改良が可能になる、ゲノム編集酵素遺伝子の挿入が不要なゲノム編集技術の開発 【用途例】植物におけるゲノム編集を、遺伝子組換え技術に依存せずに実現可能に
植物細胞には細胞壁があるため、植物における従来のゲノム編集技術では、遺伝子組換えによって、ゲノム編集酵素遺伝子を導入する必要があり、ゲノム編集後、遺伝子組換えによって導入したゲノム編集酵素遺伝子を欠失させる必要がありました。そのため、ゲノム編集が可能な植物種は、遺伝子組換えに対応した植物種に限定されており、また、ゲノム編集による品種改良にも長時間を要しています。本研究では、植物に適した独自の細胞壁透過ペプチドを用い、遺伝子組換えに頼らないゲノム編集酵素の導入を目指します。具体的には、ゲノム編集酵素に細胞膜透過ペプチドを付加させ、ゲノム編集酵素を直接、植物細胞に導入します。
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急速充放電を可能とする次世代型リチウム二次電池の実用化に向けた高リチウム伝導性液体電解質の開発 【用途例】リチウムイオン蓄電池
カーボンニュートラルへの関心が高まる自動車業界では、今後、電気自動車のさらなる普及が見込まれます。本研究は、電気自動車の充放電性能を大幅に向上させる液体電解質の開発を目指すものです。リチウムイオン蓄電池の充放電性能は「イオン伝導率」と「Liイオン輸率」の２つの指標に影響されますが、これらは、どちらかを高めようとすると他方が低下する傾向にあることが知られています。
本研究では、高濃度にリチウム塩を溶解させたある種の濃厚電解液を用いると、特異な「Liイオンホッピング伝導」によりイオン伝導率とイオン輸率が両立できる可能性を見出しました。電解質構造とイオン輸送特性について系統的な検討を行い、この実証を目指します。詳細を見る
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花粉触媒昆虫の減少や農家の人手不足の代替手段としての「全自動花粉交配技術」の開発 【用途例】花粉を活性化できる機能性泡沫材料と、効率的かつ効果的に射出可能な専用授粉機の開発
地球温暖化や農薬散布の影響により、花粉媒介昆虫の減少が大きな社会問題となっています。また、梵天等を利用した従来の花粉交配方式では、目的としない花への授粉、それに伴う果実の摘果、廃棄により農家へ多大な負担がかかっています。これらの問題を解決すべく本研究では、花粉媒介昆虫に依存しない泡沫材料とスプレー技術を組み合わせた新しい花粉交配法を提案します。「全自動花粉交配技術」の構築を最終目的とし、花粉を活性化できる機能性泡沫材料と、高価な花粉粒子を必要最低限に効率的かつ効果的に射出可能な専用受粉機の開発に取り組みます。
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高い誘電率と絶縁抵抗を保持する誘電体セラミックスメソ結晶の新規合成、次世代電子デバイスへの応用 【用途例】積層セラミックコンデンサ（MLCC）の
小型大容量化による次世代電子デバイスへの応用
代表的な誘電材料である二酸化チタンやチタン酸バリウム等を用いて、誘電体セラミックスメソ結晶を新規合成し、構造制御や誘電特性評価、および成膜技術の確立を目指します。本研究で用いるメソ結晶合成法は、「トポタクティック転移」という反応を用いており、これは、生成した前駆体結晶からガス等が抜けてメソ結晶化されるものであり、トポタクティック転移前後でチタンの配列は変わらないことを利用して、メソ結晶化しています。最終的には、一時粒子径が100㎚以下のスケールでも高い比誘電率と絶縁抵抗を保持する誘電体セラミックスメソ結晶を開発し、産学共同で次世代電子デバイスへの応用を図ります。
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3Dプリンタの製造性と、最適な部材の自動設計（トポロジー最適化）の両方を実現するシステムの開発 【用途例】3Dプリンタを用いた高性能で多機能な産業製品や
今までにはなかった機能を持つ製品の製造
3Dプリンタ製造に適し、かつ力学的にも最適な部材の設計システムを実現します。
一般的な3Dプリンタにおける積層造形法は、空洞領域の上への材料積み上げや、サポート材と呼ばれる構造物の自重を支えるための仮の形状を造形が課題となっています。サポート材は、製造工程時間やコストの増加を招くだけではなく、造形形状によっては、除去が困難な場合もあります。
本研究では、幾何学形状をモデル化する独自手法により実現を目指します。本手法は、本研究の研究者が世界に先駆けて提案した最適化手法です。この手法により、例えば「設計される部材の角度を45度に制限する」など幾何学的な条件を与えた最適設計が可能になります。詳細を見る
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新しい商品開発とその生産工程最適化に貢献する低粘度水溶液の粘弾性計測システム 【用途例】ノズルからの噴射・散布・塗布等の流れを伴う製造工程や商品の改善
従来困難であった、液体の粘弾性を計測するために独自のシステムを構築します。
液体の落下装置を制御し計測対象とする流れを実験装置上で再現します。
ハイスピードカメラと、LEDライトを組み合わせ撮影し、理論に基づいたアルゴリズムにより、伸び・切れを表すパラメータを獲得します。詳細を見る
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安価なバイオマス資源からアジピン酸類を効率的に取得する技術でバイオマス由来のプラスチック製造を効率化 【用途例】バイオマス由来のプラスチック製造プロセスを実用化する
C6のジカルボン酸であるアジピン酸は、主にポリアミド樹脂66ナイロンの原料として大量に石油由来ベンゼンから製造されています。さらにその製造プロセスは、コストと環境負荷の高い3当量の水素と量論試薬としての硝酸を使用するものが一般的です。また置換アジピン酸は現状安価に入手できるものがないため工業用途では現在未利用となっていますが、低コストで生産することができれば機能性樹脂への利用が期待できます。本研究開発では、安価で大量供給可能なリグノセルロース系バイオマスから、水素と酸素以外の量論試薬を用いずにアジピン酸および置換アジピン酸の合成を実現させ、機能性樹脂のより効率的な製造プロセスを開発します。
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金属イオン照射による二次元オーバーレイヤー触媒の創製 【用途例】二次元オーバーレイヤー触媒の活用で、環境汚染物質を低減する
従来の三次元多孔構造に代わって二次元薄膜構造に着目し、流通系化学反応に有効なナノ薄膜触媒を設計します。併せてその活性点構造、物理化学特性および触媒特性を明らかにします。具体的には、金属箔表面に二次元オーバーレイヤー構造の薄膜を形成し、高速分子変換機能を発現させるとともに、超高セル密度ハニカム化することで高表面積化を実現します。この技術は従来の粉末触媒と比べ、貴金属の省資源性、熱安定性、被毒耐性、及び機能性に優れており、新しいガス浄化システムの構築に貢献することができます。
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イメージセンサと磁気光学材料を活用し、小型の高速物理（真性）乱数生成器を実現 【用途例】小型で高速かつ低消費電力な物理乱数生成器
乱数は、暗号・シミュレーション・機械学習やエンターテイメントの分野において、データ処理の基盤として重要な位置づけにあります。しかし、小型で高速かつ使いやすい物理乱数（真性乱数）生成器は未だ社会実装されていません。本事業では、磁気光学材料とイメージセンサをこれまでにない手法で応用することで、これからの社会に求められる物理乱数生成器を開発します。
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