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研究シーズ一覧
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任意の機会で自律構造形成する折紙デバイスの利活用 【用途例】医療・運輸・小売・宇宙等の幅広いユースケース
折紙デバイスは、ストレッチャブル・フレキシブル・堅牢・軽量・低コストと様々な機械的特徴を持つ次世代デバイスと期待されています。任意の機会で自律構造形成する折紙技術を開発することによって、我々が既に持つ折紙構造内にエレクトロニクスを自由に設計する技術によって開発される折り紙デバイスのさらなる展開を目指します。
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MEMS内部に発生したり、セルシートに印加されるpNオーダーの力を可視化する方法の確立 【用途例】MEMS内部の力、生体材料に印加される力を可視化・評価する
例えばMEMSなどのマイクロデバイス中で発生する力、摩擦力を可視化し、設計にフィードバックすることで省電力化・高性能化を実現する。また、生細胞やセルシート等の生体材料を扱う際に生体材料に印加される力の分布などを評価することにより品質管理のやり方を洗練したり、材料に与えるダメージを最小限にする方法を模索できる
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大容量再エネ電源用の電力・水素複合エネルギー貯蔵システムの開発 【用途例】分散型エネルギー社会の実現
地域の年間予想再エネ発電量や負荷消費電力量などの条件から、地域毎に最適な再エネ電源+複合エネルギー貯蔵システムの構成をパッケージ化する。パッケージ化した複合エネルギー貯蔵システムを導入することで、商用系統に依存せず電力の需給調整や高品質電力の安定供給が可能となるため、商用系統による制約を考慮することなく全国各地に再エネが導入可能となり、再エネの導入拡大および温室効果ガス削減に大きく貢献することが期待される。
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3Dプリンターの新規利用法としての異種ポリマーパターニングと機能開拓 【用途例】ロボティクス・ドローン・ウェアラブルデバイス・フレキシブルデバイスなどの先端技術産業
1900年代の人工樹脂の誕生以来、樹脂は“均質であるもの”という考えが盲目的な概念として一般化されています。一方で、本取り組みは、 “異種ポリマーのパターニングという概念”を導入することで力学物性向上・機能拡張を目指すという点で、アイデアの独創性があります。通常、樹脂の力学物性は構成ポリマーの分子特性に基づいて制御されますが、本技術では、単一のポリマーでは表現できない力学的特異性を、異種ポリマーパターニングにより広範に表現し得るという点で、一般概念を突破する革新性があります。
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高速・高精度に人の動きを分布センシングし、遠隔操作ロボット、技能の見える化、VR技術に貢献 【用途例】遠隔操作技術、匠の技のデジタル化、VR技術へ応用
これまでのビジョンセンサやモーショングローブなどを用いた人の動きの取得では、接触情報の取得ができず、さらにはプライバシーの問題、データ量の問題、設置容易性の問題などがあり、利用が広がっていません。我々はこれらの課題を解決し、接触情報、手や腕の動作姿勢情報を高精度かつリアルタイムに取得します。これにより今まで利用ができなかった分野への応用展開を行います。人の動作を体現する遠隔操作ロボット、訓練・技能伝承用のスキルの見える化、VR技術への応用を考えています。
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簡便かつ低コストで合成可能な有機薄膜太陽電池材料の開発 【用途例】印刷塗布による量産が可能な超薄型、伸縮可能な太陽電池
カーボンニュートラルを実現するためには、再生可能エネルギーの普及拡大が不可欠です。しかしながら、昨今の太陽光発電は災害による事故の多発や条例の制定などにより、普及が進まない要因となっています。そのため、立地制約のない次世代太陽電池の実用化が望まれています。本研究が実用化されれば、次世代の太陽光発電として、再生可能エネルギーの普及拡大に寄与することが期待できます。
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固体触媒を用いる次世代型プラスチックリサイクル・アップサイクル法の開発 【用途例】固体触媒を用いたプラスチック類の高効率分解および新規アップサイクル法
これまでに行われてきたプラスチック類のケミカルリサイクルでは、高温高圧といった厳しい条件を必要とするケースが多く、また溶液中で用いる均一系触媒が多く用いられてきました。そこで、より温和な条件下で再使用できる固体触媒の開発が望まれています。本研究では、独自のナノ触媒技術を駆使して合成した固体触媒を用いる、高効率プラスチック分解を目指します。さらに、本触媒を利用して、プラスチックのアップサイクル法を提案していきます。
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鉄触媒を利用したシランカップリング剤、シリコーンゴム、シリコーン樹脂の製造 【用途例】高機能有機ケイ素部材
シランカップリング剤、シリコーンゴム、シリコーン樹脂などの有機ケイ素部材の製造には希少な白金が触媒として利用されています。白金触媒は硫黄などのヘテロ原子が微量でも材料中に混入すると触媒被毒により性能を発揮せず、化学反応が進行しません。本技術開発により、鉄触媒を利用した有機ケイ素部材の製造法を確立し、貴金属に依存する有機ケイ素部材製造技術からの脱却を実現します。また、現在の白金触媒技術では製造不可能な窒素、リン、硫黄などのヘテロ原子を含有する有機ケイ素部材の製造に挑戦し、新しい有機ケイ素産業の創出を目指します。
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パターン光照射によるナノ結晶のパターニング 【用途例】フィルムに幅広い機能を付与
近年、金属や無機のナノ結晶(粒子)の合成法が研究され、それらのサイズ･形状･組成などが容易に調整できるようになりました。その結果、様々な(光学的･電子的･磁気的･触媒的)性質を持ったナノ結晶が利用可能となっています。目的に沿ってナノ結晶を選定し、フィルムにパターニングすれば、例えば、電気伝導や熱伝導の方向を制御できるなど、色々な応用が考えられます。提案する方法は、原理的に、特定のモノマーやナノ結晶に限定されないと考えています。本研究でその特徴が明らかになれば、ワンステップで様々なナノ結晶をポリマーフィルムにパターニングすることのできる、機能性の光硬化材料の開発に繋がると期待しています。
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軽量・高強度・低コストなラージトウ炭素繊維スタンパブルシートの製造技術 【用途例】軽量・高強度な炭素繊維複合材料部材の適用
本研究開発では軽量・高強度な炭素繊維スタンパブルシートをラボスケールで連続的に作製するプロセスの実証を目指します。炭素繊維複合材料の適用を妨げるコストの課題について、より安価な炭素繊維基材と工夫された製造技術によって解決します。幅500mm程度、長さは数メートルのスタンパブルシートをラボスケールで作製可能です。共同研究を通じて社会ニーズに応じた様々な製品用途へ炭素繊維複合材料を展開できればと考えています。
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次世代の蓄電を担う超環境適合かつ持続可能なオール有機電池の開発 【用途例】持続可能なオール有機電池
脱炭素社会に向けた再生可能エネルギーの導入には、電気エネルギーの貯蔵を担う二次電池が必要であり、その需要はますます増加している。一方、二次電池には、資源枯渇の問題から、今後、高い環境適合性及び再利用性が必須となる。本研究開発では、生体物質など地球上に豊富な資源を原料とした環境負荷の小さい合成法によって機能性有機材料を調製し、これらを電極活物質とした持続可能なオール有機電池を提案する。
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低温廃熱利用CO2フリー廃棄物ガス化を実現する低温作動酸素キャリア 【用途例】廃プラスチック、廃バイオマスなどの廃棄物を原料としたカーボンニュートラル化学品製造
ナノ粒子を酸素キャリアとして、時間的、または空間的に反応場を分離する（ケミカルループ法）ことで、反応制約を打破し、低温でも十分な速度で反応を進行させる。一方の反応場では炭化水素が合成ガスに、もう一方の反応場では水が水素に転換する。ガス化反応の低温化により、産業の低温廃熱で、吸熱反応である合成ガス生成反応を駆動することが出来るようになれば、廃棄物の自己燃焼や化石資源の燃焼が不要なCO2フリー廃棄物ガス化が実現する。
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排水処理のエネルギー消費量と生産量の差し引きがゼロとなるネット・ゼロ・エネルギー水再生システム 【用途例】トイレ・散水・清掃などの非飲用目的の再生水製造
再生水は水資源としてのポテンシャルは高いが、下水処理水の再利用率は約1.3％（新下水道ビジョン）程度しかなく、いまだ利用量は少ない。人口10万人以上で、渇水確率1／10（水道減断水）以上の都市における下水処理場は全国で約400箇所あり、そのうち下水処理水を緊急的に利用するための施設を設置している下水処理場は約100箇所あり、約25％を占めている（新下水道ビジョン）。未だ約75％が下水処理水を緊急的に利用するための施設を設置していないことから、本技術が普及する可能性は高い。
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高活性塩基による有機分子への実践的ＣＯ２固定 【用途例】医農薬品、染料、液晶
ブレンステッド塩基による芳香族カルボン酸の合成としては、古くは1860年に、フェノール類のカルボキシル化反応が実施できることが見出された。これは化学工業において今でも利用されている重要な反応である。例えば、この反応で得られる安息香酸類は医薬品、農薬、防菌剤、あるいは液晶ポリマーの原料として用いられる。しかし、これまでのところ、フェノール類以外の芳香族含有化合物への展開はごく限定的な状況にある。本研究では、多様な基質が利用できる基質適応範囲の広い反応系を開発することを目的とする。産業界の多分野で利用できる実用的な反応として確立することを目指す。
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ロボットを用いない実演型組立作業教示システム 【用途例】難易度の高い組立・研磨や多品種少量生産の教示を可能に
協働ロボットは直感的な教示を実現し、自動化の適用範囲を拡張した。しかし普段の作業と違う姿勢を強いられることやロボットを介することによる動作の劣化が教示できるタスクの範囲を限定していた。本提案技術を導入することによってこれらの問題を解決し、難易度の高いタスクや多品種少量生産で教示に時間をかけられないタスクの教示を可能にする教示装置を開発する。
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