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．
誘電体に生成した不均一電場によるススの捕集とプラズマによる分解 Collection and Plasma-Decomposition of Soot Using an Uneven Potential Created on a Dielectric Surface
自動車や船舶に搭載されているエンジン排ガスに含まれる「スス」を除去するには，多孔質セラミックのフィルタが用いらせますが，ススの蓄積とともに圧力損失が上昇します． 一方，静電集じん技術は，帯電させた微粒子を静電引力で気流から取り除くため圧力損失が極めて低いものの，導電性の高いすすの場合，再飛散しやすいという問題があります． 本申請技術は，コレクター部に誘電体を用いることで，フィルタレスで高効率に集塵を行い，同時に，誘電体上で低温プラズマによって酸化分解まで行うことが可能です．
一般的なすすの処理方法
最も普及しているすすの処理方法として多孔質セラミックによる排ガスのろ過が挙げられます．この場合，通過するガスの圧力損失が無視できず，また，蓄積したすすを定期的に昇温・酸化分解するために昇温する必要があり，燃料消費量の悪化が問題となります．
静電気を利用する場合の問題
高電圧を用いた気中放電により，通過する微粒子を捕集または分解する手法は，一般に通風抵抗が極めて小さいです．したがって，排ガス中のすすの除去への応用が期待されます．しかし，その種の従来技術をスス処理に適用した場合，次の問題生じます
（1）コロナ放電により微粒子を帯電させ，静電気力で捕集する手法（いわゆる静電集塵）
ススの高い電気伝導性が原因となり，微粒子を集める電極（集じん極）に多量に蓄積すると，離脱する向きの静電力を受け，再飛散が引き起こされる．
（2）高電圧放電により排ガス中にプラズマを生じさせ，通過するPMを酸化分解する手法
スス は分解され再飛散の問題が生じませんが，常に放電させることが必要であるため，消費電力が大きくなります．
新技術の着眼点
本手法は，集じん極として従来のように金属板ではなく，帯電させた誘電体とします．そのメリットは以下の2点です．
（1）誘電体（絶縁体）の表面は一旦帯電すると，長時間その電荷を保持するという性質を持ちます．そのため，帯電法を工夫することで，表面に強い電場を作り出すことができます．–> 微粒子を誘引・捕集することでがきる．
（2）放電プラズマは誘電体表面に沿って広がる性質を持つため，捕集したススをプラズマにより酸化分解できる．
試作機の作動プロセスと基本構造
捕集プロセスと分解プロセスを交互に繰り返すことを基本とします．分解プロセスは捕集プロセスに比べ短時間で済むため，全体として非常に低消費電力のスス処理システムとなります．
（1）捕集プロセス
誘電体表面に設置した電極に電圧を印加することで微弱な放電を生じさせ，誘電体表面をあらかじめ帯電させておきます．そこに，それとは逆の極性に荷電したすすを誘導し，捕集します．
（2）分解プロセス
誘電体表面の電極に比較的高い交流電圧を印加して，誘電体バリア放電によるプラズマを生じさせます．プラズマは捕集されたすすを酸化分解し，表面をリフレッシュします．
試作機の外観
全体をアクリル樹脂製とし，上流に微粒子の荷電部，下流には表面に細長い放電極を設置したガラス板を配置しています．
試験例
印加電圧波形を工夫することで，ガラス板上で放電極の周辺により多くのすすを集積させられることが示されました．また，蓄積した表面のすすは，プラズマによって酸化分解されることも示されました．
実用化までの課題
少なくとも，以下のような課題があります．
（1）最適な印加電圧波形の模索
（2）最適な電極形状の模索
（3）すす蓄積の検出手段の開発
（4）大型化
（5）大気中のあらゆる有害微粒子への効果検証
論文
「Collection of Particulate Matters in Exhaust Gas Using the Attractive Force Induced by Surface Charging」(2022)『IEEE Transactions on Industry Applications』58(2)p.2462-2470.
「Collection of Carbon Particles Using the Attractive Force Created by Surface Charging」(2020)『Proceedings of 2020 IEEE-IAS Annual Meeting』p.1-5.
「Collection of Particulate Matters in Diesel Exhaust Gas by Uneven Potential Distribution Created along a Dielectric Surface」(2021)『Proceedings of 2021 IEEE-IAS Annual Meeting』p.1-6.
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