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研究シーズ一覧
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エネルギー回生システム開発のためのライデンフロスト状液滴に関する研究 【用途例】排熱のエネルギー回生は食料品工業から宇宙産業まで活躍が期待される。
現在国内では、年間743 PJもの排熱があると推定されており、その75％(565 PJ)は250ᵒC以下と回生する術無く排出されている状況である。この捨てざるを得ない250ᵒC以下の熱の利用や回生を目的として熱電変換などの技術開発が盛んに行われています。私も自身が有する技術によって、同様のことが出来ないかと検討しました。そこで、ライデンフロスト現象を上手に利用する事によって、熱を回生する事が可能な熱機関や素子を作れるのではないかと思いつきました。
マッチングサポートフェーズ期間中：
物理メカニズムの解明と最適な熱→仕事変換媒体および構造の特定、および、低温下。
熱-仕事エネルギー変換効率1%、可能であれば3％を目指す。
共同研究フェーズ：
実際に運用される環境への適用を目的に、素子開発やシステムの構築を進め、寿命や信頼性などの評価などに関する研究を進め、熱-仕事変換効率10％以上を目指します。詳細を見る
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過酷環境下運用に向けた非破壊レーザー誘起振動波診断技術の開発 【用途例】様々な領域にあわせたレーザー技術を活用する打音検査・触診検査を展開
本プロジェクトではこれまでの技術基盤を活かし、全ての計測系を長尺光ファイバーに置換します。ファイバー化より、レーザー光が伝搬する空間の気流や温度、雰囲気ガスに依らない計測を実証していきます。そして、長尺化することにより、例えばロボットに搭載するなど人が立ち入れない領域への近接アプローチを目指します。本技術は成熟した打音検査や触診検査をレーザー光に一部置換する発想で、システム動作の停止、危険な作業、検査頻度の長期化といった課題へのスムーズな現場導入に貢献します。
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不織布マスク再利用に向けたマスクチャージャーの開発 【用途例】不織布マスクを洗って再利用
コロナの影響によって、世界中で人々が生活の中でマスクを日常的に着用する文化が培われてきた。今後も、マナー、花粉症、大気汚染による健康被害対策としてマスクの着用は国と地域によっては長期的に継続すると考えられる。現在、世界中で毎月1290億枚にも上ると言われている。プラスチック廃棄物による環境負荷軽減のためにも、不織布マスクのリサイクル手法開発が求められている。また、不織布マスクを輸入に頼っている日本では2020年4月の第一波時、深刻なマスク不足に陥った。不織布マスク再利用手法の開発は、このような将来また起こりうる緊急時に我々の身を守る術として国の安全管理の視点からも重要である。
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再エネの新技術！太陽光から得られる熱エネルギーで「1日中」発電するデバイスの開発 【用途例】発電デバイス開発業界、再エネを利用するエネルギー業界
大規模発電が必要な再エネには、大面積化が必須の課題です。大面積化を目指すために、特に素子内にて自発的に温度差を形成させるシート状のデバイス設計が肝になります。素子上に「太陽光を吸収し発熱する領域」と「デバイスを冷却する領域」を適切に熱設計し、太陽光により最大限温度差が得られる熱電変換デバイスを開発します。プロジェクト期間内に、素子開発では高い光吸収率を示す無機-有機ハイブリッド塗布膜の熱電性能最適化を、デバイス設計では熱伝導シミュレーションによる素子内温度差20℃以上が得られるよう熱設計を実施し、共同研究にて自然エネルギーで1日中発電できるデバイスの開発・実証・実用化を目指します。
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移動体の定位を10cmオーダーで実現するメンテナンスフリー屋内定位インフラシステム 【用途例】生産圏では自動搬送や動態分析、生活圏では高度IoTサービス
この定位技術は、導入コストと運用コストを低く抑えたまま、生産圏（工場、倉庫）や生活圏（大学、病院、地下街、駅、空港、複合施設）に導入可能で、フリスクサイズのクライアントモジュールを備えた移動体を10cmのオーダーで永続的に定位・トラッキングできます。物品搬送の自動化はもちろんのこと、人物・移動体の恒常的な追跡・記録による動態分析への利用、定位サービスのサブスクリプション提供によるシェアリングエコノミーの活性化、ライフログ、行動変容、EBPM、行動的生体認証による新しいセキュリティサービス、など新産業創出の基盤となることが期待できます。
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照射波長の選択肢を増やす近赤外光合成プロセスに基づく機能性化成品の一括合成 【用途例】照射波長切り替えに基づく連続光反応を実現する触媒の開発とプロセス化
可視光をエネルギー源として用いる光レドックス型触媒のほとんどは、600 nmより長波長の光と相互作用しません。これは近赤外光により活性化できる触媒と従来型触媒が共存可能であり、照射波長の切り替えにより適切なタイミングで、適切な反応が実現できることを意味します。これまで照射強度や照射時間といったパラメーターしか選択肢がなかった光反応に「照射波長」という新たな選択肢を加えることで、連続化に基づく化成品合成の大幅な省プロセスが実現できると考えています。
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腐敗菌ライブラリー構築による食肉水産加工品の食品ロス低減に関する基盤研究 【用途例】食品製造・加工業界における迅速な製造工程の衛生対策支援、腐敗を防ぐための効果的な微生物対策法開発支援
食品ロスは食料生産に消費したエネルギーを無駄にするだけでなく、焼却する際に温室効果ガスの排出を招いています。本研究では食品ロス削減にむけ、食品の腐敗の原因となる微生物のライブラリーおよびデータベースを構築を通じ、腐敗原因菌のコントロールによる衛生管理の向上、抗菌性物質および包装資材の開発に貢献します。食品ロスの削減は食糧生産に要するエネルギーの合理化と温室効果ガス排出量削減に貢献が可能と考えられます。
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動物実験に応用可能な生体適合フレキシブルLEDフィルムの開発 【用途例】神経活動を制御・計測する多チャンネルフレキシブルデバイス
多点LEDによる特異部位の生体光刺激に加えて、脳全体の神経活動をリアルタイムにモニタリングできる多チャンネル皮質脳波計測デバイスを融合すれば、多点マッピングで刺激に対する生体応答を捉えることのできる新たな神経科学研究ツールが生み出されます。このようなツールは、脳科学研究分野の試薬的な発展させるとともに，認知症・統合失調症などの脳疾患のメカニズムの理解を助け，新たな治療技術の創出に貢献します。
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放射線還元法によるバルク炭素電極への金属ナノ粒子の固定化 【用途例】電解合成反応を精密制御する
エネルギー資源の問題は、現代社会における解決すべき喫緊の課題の一つです。電解有機合成は、近年の有機合成化学のホットなトピックの一つですが、その制御手法はまだまだ未発展の段階にあるのが現状です。電極上に金属ナノ粒子を固定化した電極触媒を用いることでその制御を目指す研究はこれまでにもありますが、バルクの炭素電極に微細なナノ粒子を均一に固定化するのは一般には困難とされています。本研究では、放射線を用いた金属ナノ粒子固定化法を活用することで、微細なナノ粒子をバルク炭素電極に固定化する技術を開発し、より高活性な電極触媒と電解有機合成の制御技術の創出を目指します。
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蓄電池内部の電極材料を多軸・高速で評価できる電気化学計測システム 【用途例】蓄電池の高性能化に直結する分析方法で民生用小型電池から電動車両・電力貯蔵等の大型蓄電池まで
多大なコストと時間を要する蓄電池の材料開発において、微小プローブ技術を活用し電気的計測・分光的計測を一連作業として実施する技術基盤を構築します。材料・セルメーカーをはじめ、蓄電池を活用する広い産業へ展開し、蓄電池の技術開発を高速化・低コスト化の面から支援することにより。低炭素化社会を下支えしていきます。
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シアニドの化学選択性制御で実現する有用化合物の合成法 【用途例】小さなシアニドを最大限に活用する
ニトリル（R–CN)とイソニトリル（R–NC)は、分子の中での配列順序が変わっただけの化合物ですが、その使われ方は大きく異なります。たとえば、加水分解を行った場合、前者はカルボン酸になりますが、後者はアミンになります。このように、似て非なる化合物であるがゆえ、従来、作り方も大きく異なっていました。
もし、シアニドの両末端から反応することを活用できれば、ニトリルとイソニトリルを同一のシアニド（CN－）と原料の組み合わせから創り出すことができます。工業的にも用いられるシアニドを用い、人類の生活を豊かにする様々な医薬品、化成品原料を効率よく提供できる手法を確立します。詳細を見る
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超快適車内を実現するサイバーフィジカルシステムカーシート 【用途例】乗員の感情に合わせて様々なサービスが自動で行われる自動運転車のためのIoT/AI組み込み型カーシート
自動車の中，特に車内空間や乗員の過ごし方に目を向けると、乗員は運転から解放され、車の中で本を読んだり、仕事をしたり、自由な時間を快適に過ごすようになります。このため、次世代の自動運転車自動車には，乗員の感情や認知状態を適切にセンシングし、クラウド上のデータに基づいて、適切なエアコンや照明，エンターテイメントなど車室内空間を自動制御する快適性提供サイバーフィジカルシステム（CPS）が搭載されるようになります。
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熱機関の高効率化を目指した比強度の高いクロム系耐熱材料の開発 【用途例】発電や航空機エンジンの高効率化を目指して
発電の更なる高効率化のため，高融点元素を用いた超高温耐熱材料の開発が必要となっています。Crは融点が適度に高く，製造性と高温強度を両立するポテンシャルがあります。そこで，耐酸化・窒化性のためにSiを添加したCr系合金を設計し，ミクロ組織制御をすることで，1000℃～1200℃の高温域で高比強度の材料開発を目指します。
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耐摩耗耐食耐性を有する炭化ケイ素系ハイブリッドコーティング 【用途例】水ポンプのメカニカルシール
水・海洋資源の確保は持続可能な社会を目指すうえでも重要な世界的共通課題である。様々な水質（砂利等を含んだ濁水、汚染水、海水）を様々な水源（川、湖、海）で浄水・排水するためには高性能で耐久性の高い優れたポンプ開発が鍵であり、
本研究開発では、既設部材への適応も考慮し、高価なセラミックス部材一体製造ではなく、求められる部分にだけに新規セラミックス材料を提供する被覆製造法を確立する。高性能で耐久性の高い優れたポンプ部品開発により水力・地熱発電等の化石燃料に頼らず原子力にも依存しすぎない日本のエネルギー問題に幅広い貢献も期待できる。詳細を見る
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ＧａＮ成膜用低熱抵抗３Ｃ－ＳｉＣ－ｏｎ－ダイヤモンド基板の研究開発 【用途例】パワー素子の放熱性と性能の向上で冷却システムの小型・軽量化及び大幅な省エネに貢献
本研究開発により実現されるGaN成膜用3C-SiC-on-ダイヤモンドエンジニアリング基板は、4H-SiC基板に比べ熱抵抗が約70%低いです。このエンジニアリング基板上にGaNを成膜し、更に素子作製プロセスを適用することにより、異種材料接合技術に投資することなく放熱性が大幅に向上したGaN素子が製造されます。動作時の自己発熱が抑制されることにより、素子性能と寿命が向上します。素子の出力増加、信頼性の向上、システムの小型化、冷却機構の簡素化を実現し、CO2排出削減に大きく貢献します。
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