研究テーマの分類 - ナノ・材料

24件の研究シーズが見つかりました

倉前 宏行

マルチスケール・マルチフィジックス有限要素解析法

金属材料の機械的特性は,材料の微視的な多結晶構造,特に優先方位や結晶粒径に大きく依存する.微視結晶構造制御に基づく高機能材料の創製のためには,熱的影響を含む材料の加工過程における塑性変形過程の結晶集合組織発展の非線形解析手法と加工プロセスパラメータの最適化の確立が必要である. 本研究においては,塑性変形誘起の集合組織発展に加え,熱的負荷による動的再結晶を解析可能なマルチスケール熱・結晶塑性有限要素解析コードを開発した.これにより自動車用ボディ板材のAl合金板材の圧延創製過程のプロセス最適化が可能となる.

上田 整

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。

佐々 誠彦

高強度テラヘルツ光源の開発

非破壊測定,ガン検査などへの応用が期待されるテラヘルツ時間領域分光測定用の安価で取り扱いが容易な光源の開発を行っています.半導体薄膜やヘテロ構造を利用し,性能向上を図っています.従来,光源励起用に使われていた大型で高価なチタンサファイアレーザーに替え,小型で安価なファイバーレーザーを使用できる素子を開発しています.

長谷川 尊之

半導体結晶表面から発生するテラヘルツ波の制御

テラヘルツ領域電磁波(テラヘルツ波)は、光と電波の性質を兼ね備えており、さまざまな分野で役立つことから注目を集めています。半導体結晶表面に超短光パルスを照射すると、電子や原子の超高速過渡現象が励起され、テラヘルツ波が発生します。この応答は、構造がシンプルなテラヘルツ波光源として機能します。発生するテラヘルツ波の時間波形は、超高速過渡現象の挙動を反映します。本研究室では、超高速過渡現象を結晶表面の電場によって制御することで、テラヘルツ波発生特性を制御することを目指しています。

小寺 正敏

絶縁物への電子ビーム照射時の無帯電条件

電子ビーム(EB)は原子サイズ程度にまで細く絞れるため、レーザービームより格段に微細な加工が可能で、最先端集積回路製造を含む様々なナノテクノロジーで使用されている。ところが、EB照射される試料が絶縁体の場合、電子電荷の蓄積等で試料が帯電することは避けられず、応用範囲が限られると懸念されてきた。我々はEB照射後の絶縁体表面の電位分布を測定する静電気力顕微鏡(EFM)を開発し、照射条件によって起こる帯電現象がどのような特徴を示しながら変化するかを詳細に調べた。その結果、大量のEB照射を行っても試料が帯電しない条件を発見した。

和田 英男

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。

村田 理尚

熱電発電に必要な高性能 n 型熱電フィルムを開発

未利用の排熱から発電する熱電発電技術に関して、大気安定な塗布膜としてはこれまでで最も高い性能をもつ有機系n型熱電フィルムの開発に成功しました。n型半導体の材料の水分散液にエチレングリコールを添加剤として加える独自の環境調和型の手法を開発しました。多様な形状に貼り付けて利用する柔らかい熱電変換素子としてIoT社会への貢献が期待されます。

西川 出

デジタル画像相関法によるき裂・欠陥の非破壊検査

負荷を受ける部材の表面画像を2枚(時間差1秒程で2枚撮影する)利用して、表面のひずみ分布を非接触で評価するデジタル画像相関法を援用することにより、変位・ひずみの評価システムを構築した。さらにこれを発展させ、き裂や欠陥に生じる特有のひずみ場を利用することにより、き裂・欠陥の有無は言うに及ばず、き裂周りの応力や応力拡大係数さらにはJ積分といった破壊力学パラメータを高精度に非接触評価できるシステムを開発した。

上辻 靖智

機能材料のマルチスケール最適設計

 材料に優れた特性を発現させる鍵は,微視構造にある.次世代新規デバイス開発の核となるマルチフェロイック材料の電気磁気効果を飛躍的に向上することを目的とし,顕微鏡で観察される微視(ミクロ)スケールと機械構造物を捉えた巨視(マクロ)スケールを連成したマルチスケール構造最適設計を駆使して,数値解析主導の材料設計開発を提供する.

小山 政俊

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。

山浦 真一

磁歪材料を応用したエネルギーハーベスト発電体の創製

本技術は、鉄コバルト系磁歪合金の逆磁歪特性を利用し、さらに衝撃付加部を組み込んで一体化させた、衝撃振動発電機である。発電促進のため、発電機内にリング状磁石を設置し、さらに磁歪合金コア材が衝撃により大きくスライドしながら固有振動を起こすため、通常の衝撃振動発電機と比較して、発電時間が長く、さらに発電力も高い点が特長である。一回の打突で30個以上のLEDを点灯させることが可能である。

廣芝 伸哉

フレキシブルデバイス作製のための基盤技術

有機分子や,酸化物ナノ材料など物質のもつ多彩な機能や物性を応用し,フレキシブルFETデバイスやバイオセンシングなどのナノシステムデバイス創成することを目指しています. 物質中の電子を情報システムに組み込めるようなデバイス機能につながる物質の性質(物性)を探求しています. 電気測定をはじめ,分光特性,構造解析,分子動力学計算およびナノ構造作製技術を用いて基礎物性をベースとして得られた知見をもとに,デバイス機能への展開を目指しています. 特に,ナノ加工技術や精密な薄膜形成手法が得意分野です.この分野では,有機半導体ナノワイヤや分子超格子構造,誘導自己組織化と逐次浸透合成を組合せた微細構造作製などなど,新しい独自の技術を目指しています.

村岡 雅弘

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。

松島 栄次

新しい熱物性値測定法

未来の発電所となる核融合炉では,数十億度の超高温プラズマを閉じ込める構造材料として傾斜機能材料が,宇宙旅行を実現するためのロケットエンジンでは,数千度の燃焼ガスを噴射する構造材料として炭素繊維強化炭素複合材料が開発されています.どちらの材料も,【熱が加えられたとき,どのような応答をするのか?】を調べることが重要です.そこで,伝熱工学研究室では,そのような最先端の材料内を熱が伝わる速さとその測定法を研究しています.

鎌倉 良成

シミュレーションによる半導体デバイスの解析・設計支援技術

[概要] コンピュータシミュレーションを用いて、半導体素子の特性を解析する研究を行っています。ナノ~マイクロメートルスケールにおける電子や原子、あるいは熱の挙動を独自開発した粒子シミュレータで高精度に予測し、より高性能で信頼性の高い半導体素子設計に役立てることを目指しています。

羽賀 俊雄

高速ロールキャスターによるアルミニウム合金板の鋳造

ロール周速30m/min以上,冷却速度2000℃/s以上でアルミニウム合金板が鋳造可能な双ロールキャスターと単ロールキャスターの開発を行ってきた.溶湯から直接薄板の高速鋳造が可能であるため,省工程・省エネルギーの利点がある.また,高い冷却速度によりリサイクル材に含まれる金属間化合物を微細粒状化し,不純物を部外化することができる.つまりアップグレードリサイクルが可能になる.また,中心線偏析は,双ロールキャスターに特徴的な欠陥であるが,これを解決するためにスクレイパーを装着した単ロールキャスターを開発した.

前元 利彦

未来の生活を変える新機能デバイスの開発

今まで半導体として利用されてきたシリコンに比べて異なる性質のもつ半導体や、透明でしなやかな材料を研究することで、新しい機能を持った素子の実現を目指します。たとえば、酸化物半導体に関する研究では透明なディスプレイ・情報端末を実現するための技術や、自在に曲げられるデバイス・センサに関する研究を進めています。これらの技術は未来の生活の利便性を大幅に高めます。

藤井 秀司

液体の粉体化技術に基づく機能性材料の創出

コロイド次元に存在する高分子粒子は、接着・粘着、塗料分野においてフィルム形態にして広く利用されている。近年、高分子粒子の粒子径、粒子径分布、表面化学、形状のコントロール技術の発展の恩恵を受け、大きい比表面積、分散状態における適度な運動性を活かした粒子形態のままでの利用にも関心が集まり、学術、工業両分野において精力的に研究が進められている。さらに、コロイド次元にある高分子粒子は、粒子間力、界面自由エネルギー、媒体の流れを駆動力とする自己組織化、すなわち自律的方法によって省エネルギー型の機能性材料の創出を可能にし、現行の重力支配下におけるエネルギー消費型の材料創出、すなわち他律的方法を見直す機会を我々に与えてくれる。 発表者は、界面自由エネルギーを駆動力とする粒子の自律的な界面吸着現象に注目し、高分子粒子の気液分散体の安定化剤としての利用を提案している。これまでに、粒子径、単分散性、形状、表面化学を精密にデザインした機能性高分子粒子を使用し、高分子化学、界面コロイド化学を学術基盤として、高分子粒子によるアーマードバブル、リキッドマーブル(LM)、ドライリキッド等のソフト分散体の安定化、構造評価および安定性制御に関する基礎研究を推進している。粒子の素材として高分子材料を利用することで、無機材料では導入が困難である、多様性に富む刺激応答性、低温での変形能、成型性、フィルム形成能の導入が可能になり、ソフト分散体を基盤とする新規機能性材料の開発につながると考えている。本発表では、気中液滴型気液ソフト分散体であるLMについて、発表者らが取り組んできた研究について紹介させていただく。

見市 知昭

コロナ放電を用いた新規な活性酸素種供給法

液面にコロナ放電を照射すると生成した活性酸素種がイオン風によって液中まで輸送されます。現在、我々はこの現象を利用して液中に含まれる有害有機物の分解を行っており、その結果、従来の技術では困難な難分解性物質が分解できることを明らかにしています。また、従来法では利用できてない新たな活性酸素種が本方式では利用できている可能性が実験結果から示唆されました。このユニークな手法を用いて難分解性有機物の分解やカーボンブラックの分散処理などの応用研究を行います。

加賀田 翔

光音響法を利用した熱的性質の計測技術の開発

 近年、エネルギーの有効利用がますます重要さを増しています。エネルギーの変換効率の改善や運転効率の向上には伝熱現象の正確な把握が必要です。また工業製品だけでなく人間も体温を保つ為に発熱し、体内で熱移動が起こり、周囲の環境と常に熱の授受を行っています。最近では人体と外部環境との熱の授受を解明し、温熱環境下における人体の快適性を定量的に評価する試みも行われています。あらゆる場面で生じる伝熱現象を正確に把握するには、対象物の熱的性質を定量的に知る事が必要です。当研究室では光熱変換法の1つである光音響法を利用し、非破壊で迅速、かつ簡便な熱的性質の計測技術の開発に取り組んでいます。

吉田 福蔵

高温高湿環境下の樹脂材が熱刺激電流に与える影響

電気配線, デバイス素子そして電気機器等の電気絶縁を保持する目的として, 樹脂材は重要な働きを担っている. 現在, 機器の小型化に伴い電界強度・電流密度が増加, その結果, 樹脂材はますます過酷な環境下での使用が要求されている. そこで高温高湿環境下での樹脂材の電気絶縁性を調べるため熱刺激電流(TSC)を計測, TSCスペクトルに与える影響を検討した. 一般にTSCスペクトルが単峰で計測される事は稀であるが, TSCスペクトルの可視化解析技術により, 信号の分離を可能にし, 単一信号の物性量を正確に評価できるに至る.

外波 弘之

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.

藤元 章

二硫化モリブデン/グラフェンの電気特性とガスセンサー応用

〔概要〕酸化膜付きのSi基板上にMoを電子ビーム蒸着させ,Moを硫化させることにより二硫化モリブデン薄膜を作製した.この二硫化モリブデンのトランジスタ動作も確認した.グラフェンと二硫化モリブデンのファンデルワールスヘテロ接合を作製し,その抵抗変化による水素ガスと一酸化窒素ガスの検知特性を調べた.CVDグラフェン単体よりも,二硫化モリブデン/グラフェンのヘテロ接合の抵抗変化が大きいことを確認し,ガスセンサー応用を目指している.

下村 修

ゼオライト型イミダゾラート構造体を利用する一液型熱潜在性硬化剤の開発

一液型硬化剤として、保存安定性に優れ低温で硬化作用を持つゼオライト型イミダゾラート構造体を合成した。これは、90℃以上に加熱することで樹脂硬化反応が高効率に促進し、作業時間短縮と省エネルギーに貢献できる。また、樹脂類とイミダゾール類の中から適当な配合処方の組み合わせにより硬化反応性の設計ノウハウを提供できる。