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研究テーマ: 建築

学科の分類: 工学部建築学科

古民家リノベーションによる地域再編に関する提案

工学部

建築学科

藤井研究室

藤井伸介准教授

地域資源古民家リノベーション

古民家が並ぶ景観や古民家そのものが地域の観光資源となり、さらに古民家はカフェや図書館、ゲストハウスとして活用でき、貴重な地域資源と捉えられるようになってきた。今回の提案は、観光業、農業、水産業との一体的な提案により地域の魅力向上と経済の活性化へつながる可能性を探るものである。

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新設＆既設橋梁の性能評価に関する研究

　工学部都市デザイン工学科・コンクリート構造学研究室，コンクリート工学研究室ならびに橋梁工学研究室は，八幡工学実験場・構造実験センターにて，1) 新設橋梁，2) 維持管理，3) 想定外(火災)，4) 長期挙動の4テーマに関して，自主研究，企業との委託，共同研究を行っています．　ここでは，その研究成果の一部について紹介します．

分極デバイス応用を目指した酸化ガリウム薄膜の研究

ワイドバンドギャップ半導体としてパワーデバイスや深紫外線検出器への応用が期待される酸化ガリウム薄膜に注目しています。特に準安定相構造の一つである ε 相の酸化ガリウムは自発分極による分極デバイスへの応用が期待されます。準安定相の成膜に適した手法であるミストCVD法を用いた高品質な薄膜の成膜とそのデバイス応用を検討しています。

英国ヴィクトリア朝の文学作品における男性像の研究

本研究では、英国ヴィクトリア朝の男性表象の探求をテーマとしている。当時、男性は女性と比較して、社会的に優遇された立場にあった。そのため、これまでの研究では、社会的に冷遇されていた女性に焦点を当てたフェミニズム研究が盛んに行われてきた。ところが、昨今のジェンダー研究においては、社会的に優遇されている男性もまた、社会が求める理想的な男性像に苦悩しているのではないかという視点が確立されている。男女平等を確立し、女性が生きやすい社会を作ることは言うまでもないが、男性も生きやすい社会を目指してこそ、真のジェンダー平等の達成と言える。ブランウェル・ブロンテの作品における男性表象に着目し、そこから見えてくる理想的な男性像と、ブランウェル・ブロンテが実人生で直面した現実の男性の生き様との間の齟齬を探りだすのが、本研究の目標である。

社会インフラを支える情報システム

無人運転等の自動化技術の変革期にあって、交通、電力、金融、農業、メディア、治安などの社会インフラは大きな転換を迎えつつあります。身近な問題を取り上げて、今後の社会インフラを支える情報システムを計画，開発，運用する技術について研究しています。動画はミニチュアの街を列車視点で眺める実験の映像例です。

伊與田宗慶

抵抗発熱を用いた溶接・接合技術

　近年の自動車産業では，車体重量の低減を目的として，車体構造部材に対して強度レベルのが高い高強度鋼板の適用が推進されている．中でも，強度レベルが1000MPaを超える超高強度鋼板が開発され，またその適用が期待される一方で，その接合部において剥離強度である十字引張強さの低下が懸念されている．そこで超高強度鋼板抵抗スポット溶接継手の接合強度向上に寄与する抵抗スポット溶接手法について開発を行った事例を紹介する．

新型建築構造システムの開発

特定国の文化や環境を考慮した新型建築構造システムの開発に取り組んでいる。例として，地震多発国の中国では震災地域復興の一環として政府側より罹災者に支援住宅を提供してきており，支援住宅の建設には軽量鉄骨構造が良く使われたが，利用者から断熱性や遮音性などに関する苦情があったため，施工性の良い従来の軽量鉄骨構造と断熱性および遮音性に優れた軽量コンクリートを合成した軽量鉄骨軽量コンクリート構造システムを新たに提案した。

高精度ノッキング予測モデルの開発

数値的検討により新たなエンジン技術の開発を加速することが求められている。数千の化学種と数千の素反応から構成される詳細反応モデルが記述するガソリンの着火遅れ時間の温度・圧力・当量比・EGR依存性をわずか五つの式により誤差10 %以内という高精度で再現可能な方法を確立した。この着火遅れ時間総括式を用い、最も簡素な着火予測モデルとして普及しているLivengood-Wu積分を遡り型で行うという新たな発想により、高汎用性、高精度、低計算負荷を極めて高いレベルで並立させたガソリン着火予測モデル（ノッキング予測モデル）を確立した。このモデルを天然ガス、水素、アンモニアなどの新燃料の着火予測に拡張することにより、これらの燃料を用いた新世代エンジンの開発に大きく貢献可能であると考える。

設計図の画像認識

建物の電力設備や通信ケーブルなどの設備工事の支援に画像処理を利用します。設備工事の請負には精緻な材料の選別と必要量の算出に基づく適切な見積もりが必要です。しかし中小の工事会社では見積もりに充てることが可能な人的資産が潤沢ではなく、短期間での精緻な見積もりは現実的ではありません。そこで設計図から画像処理によって自動的に材料とその必要量を算出し、より適切な見積もりが算出できるように支援します。

通孔ポーラス材の簡単な作製方法

半凝固状態を利用してアルミニウム合金の通孔ポーラス材を簡単・安価に作製することができます．半凝固状態で中子棒を引き抜くだけで，通孔ポーラス材を作製できます．孔形状は例えば“L”字型も可能です．通孔の最小径の実績は0.5mmです．平行な通孔だけではなく，異なる方向の通孔も開けることができます．従来のポーラス材より長い通孔を開けることができます．直径5mmの通孔では長さ500mmの実績があります．

赤外線スマートウィンドウの研究

　地球温暖化に伴う気候変動を解決するためには、熱エネルギーを効率的に使用して、物質から放出される排熱を抑制することが重要です。二酸化バナジウムは、温度上昇に伴い赤外線透過率が顕著に減少する反面、反射率は向上する性質（サーモクロミズム）を利用した赤外線放射抑制機能材料です。本研究では、ナノスケールモスアイ構造を有する二酸化バナジウム薄膜に着目し、「電気的駆動力なしに直接的に光スイッチング機能」をもつ赤外線スマートウィンドウの開発を実施しています。

古第三紀神戸層群凝灰岩層の層序学的・記載岩石学的研究

　本研究では，兵庫県三田盆地に分布する神戸層群凝灰岩層をより精密に区分し，それらの凝灰岩層の記載岩石学的性質を明らかにする．野外調査では凝灰岩層の岩相や分布を，鏡下観察では凝灰岩層の軽石斑晶鉱物の組み合わせを記載する．必要に応じて黒雲母などの化学組成も測定する．また，本研究による凝灰岩層序区分に基づいた地質図の作成も進める．本研究の成果は，神戸層群分布域で発生する地すべりに関する課題などを考察する上でも重要な役割を果たすことが期待される．

発熱の分子・細胞メカニズムと薬物評価

炎症、感染、脳出血にはしばしば発熱や痛覚過敏がともなう。これらの病態は生体防御としての側面と、増悪因子としての側面があり、適切な制御が望まれる。そのためには、これらの病態の分子・細胞メカニズムを解明することが必要である。本研究室では様々なマウスの発熱モデルを用いて、その分子・細胞メカニズムを研究している。この実験系を用いて、発熱時の病態に対する薬物の効果を評価することもできる。

超分子を用いる光学活性分子の高効率合成

キラル化合物を選択的に合成する触媒的不斉合成では，高価なキラル源や金属を利用したり，多段階の精密な合成手法と精製方法を駆使するなどの問題点がありました。そこで本研究では，構造がシンプルで簡単に合成できる輪状分子と軸状分子を適切に組み合わせることで得られる「機械結合性面不斉キラルインターロック超分子」に着目し，光学活性分子を高効率で合成する手法を開発しています。これまでに、このインターロック超分子の一つであるロタキサンを新たに合成し，特徴的な動的挙動や３次元構造を有効利用して、分子シャトル性能を評価しました。

非接触型の空間温度分布計測手法

光の屈折を利用した空間の温度分布の計測手法を開発しました．航空機・自動車・流体機械・家電の周辺に生じる熱の移流などの流体現象の把握に役立ちます．現在，複雑な流れ場にも適用できる手法の開発にも取り組んでいます．

地域資源の活用による都市・地域更新の手法 2

　現在、日本は拡大・成長の時代から、縮小・成熟の時代へと突入したと言える。もはや、スクラップ・アンド・ビルドによる都市更新の時代ではない。本研究室では、これからの時代における都市更新の手法について研究を行っている。身の回りに多く蓄積された「建築ストック」の活用を前提とし、さらには、成長の時代に蔑ろにされながらも命脈を保っている「地域性」を発見・増幅することによって、これからの「共同体」のあり方についても研究・提案を行っている。

弾性数理解析による材料設計

数理固体力学は材料・機械・建築・土木工学に限らず、広い応用分野の様々な現象に対応しているが、その応用の根幹となるのは「線形弾性力学」である。この弾性力学は応用の目的や現象に合わせて基礎微分方程式を解くことに帰着される。　本研究室では、苛酷な使用条件下にある機械・構造物の材料設計および安全性・信頼性評価を目的として、材料の電気・熱・力学的挙動を解明している。恩師から頂いた言葉「弾性体の平衡の問題においては、非常に一般的な大定理を打ち立てるよりは、種々の特解を求めて集積することで知識はもたらされる」を胸に、以下に示すような破壊力学解析を実施し、弾性数理解析の学問分野の確立を目指している。

フェノールポリマーの合成とその機能性評価

　近年，酵素触媒をプラスチックなどのポリマー合成に利用する方法が注目されている．これは酵素触媒の有する次のような特徴を活用しようというものである．１，高い触媒活性　２，基質特異性　３，生分解性　４，穏和な条件下で機能．本研究では，このような酵素触媒の特徴を活かし，主として西洋ワサビ由来のペルオキシダーゼ（HRP）を触媒としてフェノール類を重合させる．生成するフェノールポリマーについて，抗酸化性などの機能性評価を行う．

日本随一の教育・実証用バイオリアクターで「持続可能型社会」に貢献

国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）のプロジェクト「カーボンリサイクル実現を加速するバイオ由来製品生産技術の開発」において、二酸化炭素が光固定された植物由来原料からバイオ由来製品を生産する技術の開発・最適化を迅速化するための技術開発を行っています。標準化・試作支援・技術者育成の３つを柱にして取り組んでいます。

集合住宅リノベーションにおける現代的な住まいの提案

集合住宅においては、時代の変遷や家族構成等の変化により、従来のn L D K型プランから現代の住まいに対応できる空間への再編が必要とされている。更にCOVID-19の影響により、テレワークを行うスペースや趣味を楽しめるスペース等、社会や生活空間に対するイメージが大きく変化し、従来のn L D K型プランとは異なる新しい住まいのあり方に関する提案が求められている。実在する集合住宅１室のリノベーションを行い、現代的な住まいのあり方を提案する(7案)。

一般相対性理論の数理構造の解明

Einstein の提唱した一般相対性理論は、Newtonの万有引力では謎であった多くの現象を説明することに成功し、最も予言能力の高い重力の理論としての地位を確立しています。さらに宇宙自身の膨張やブラックホールといった天体など、私たちの宇宙観に大きなパラダイムシフトをもたらしました。このように大きな成功を収めた一般相対性理論ですが、私がこの理論に惹かれる理由は、何と言ってもその数理的な美しさにあります。時空の安定性を保証する正質量定理やブラックホールの唯一性定理の見事な証明は、その端的な例でしょう。これらをさらに一般化して、より汎用的な形式にするための研究を進めています。

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