工学研究科 > マテリアル生産科学専攻 > 材料エネルギー理工学講座

材料理化学領域

光触媒・界面光機能材料・環境触媒・ナノ触媒などのエコマテリアルの材料設計を中心として、クリーンエネルギーの開発、省エネプロセスでの環境浄化・快適生活空間の実現に向けての基礎・応用研究を展開している。たとえば、太陽光の高効率利用を可能にする酸化チタン光触媒やナノサイズ空間を利用する光機能材料をイオン工学手法やケミカル手法により開発している。そのため、超微粒子・クラスター・薄膜・多孔質などの特殊形状を有する酸化物・半導体・金属・炭素材料を、放射光による構造解析や量子化学計算などの支援により、原子・分子レベルからデザインしている。

界面制御工学領域

当研究室では、未来社会デザインのためのメタラジー構築を目指して、表面・界面が関わる様々な物理現象の理解と、それらの現象を利用した高付加価値材料・プロセス創製の研究を行っています。例えば、鉄鋼を中心とする素材創製プロセスに深く関わりのある高温液体物性と界面現象の理解のために、溶融スラグ中に晶出する2CaO・SiO2固溶体の高温X線回折による構造解析、溶融スラグ表面物性の理解のために、放射光施設を利用して表面イオン緩和構造の解析を行っています。また、溶鉄中介在物の焼結挙動の高温その場観察や、スラグフォーミングなどの高温界面現象のその場観察の研究を行っています。また、鉄鋼プロセス等から生じる中温域の廃熱の有効利用を目指した熱電発電モジュールの創製に関する研究も行っています。ただし、熱力学は我々の研究の基礎となる学問であり、我々が扱う全ての研究課題に対して、熱力学に基づいた考察を行っています。なお、日本製鉄材料基礎協働研究所と連携して、研究活動を行っています。

材料設計・プロセス工学領域

招へい教授 小野 英樹

望みの機能を発現する材料の設計とその生産プロセスの開発は、常にモノづくりの基盤となります。持続可能社会確立が課題である現代では、省エネルギー、CO2排出削減、資源循環等の環境負荷低減も、材料設計とプロセス開発における重要な要素です。一方、3Dプリンターに象徴されるモノづくりのデジタル化は、材料設計とプロセス開発に新たな可能性と課題の両方をもたらしており、その中には既存の科学では予測や説明ができない現象も含まれます。私達は、コンピュータシミュレーション等の計算手法とプロセスモニタリング等の実験的手法を融合した新しい材料設計とプロセスの開発に役立つ計算手法やデータ解析手法等の学術的基盤技術の構築を通じて、新材料創製による生活革新と資源循環による持続可能社会確立に貢献するとともに、その基礎となる科学的知見を新時代の冶金学として開拓・体系化して継承することを目指します。

計算材料設計学領域

准教授 福田 隆

第一原理計算による機能性材料のデザインと、その実証実験を行う研究グループです。電子の励起状態が関わる様々な物理現象(有限温度磁性、外場によるエントロピー変化、電気・熱・スピンの伝導現象など)を、色々な理論的方法を組み合わせて表現する量子シミュレーション手法の開発を行います。開発した方法を用いて、高効率エネルギー変換材料や省エネルギー材料のデザインを行い、実証実験を行います。シミュレーションおよび実験結果の統計的学習により、材料探索のためのガイドラインを提供します。

研究テーマ
 第一原理量子シミュレーション手法の開発
 太陽電池材料、発光材料、熱電材料、磁気冷凍材料など、高効率エネルギー変換材料のデザインとその実証実験
 スピントロニクス材料、高耐熱・高強度材料、超伝導材料など、省エネルギー関連材料のデザインとその実証実験
 多元合金の物理特性の予測モデル構築と材料探索への応用

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