コース、分野紹介

マテリアル理工学専攻

材料プロセス創成工学講座

高度の物理的および化学的原理に基づく制御手段を駆使し、かつ、各種材料の機能発現と環境調和の条件に配慮した先進材料創製のプロセス設計、および、ナノからマクロのレベルに至るまでの組織形成のプロセス設計に関する学理と技術を追求する研究と教育を行う。

材料再生プロセス工学研究グループ(物質制御工学専攻) 材料再生プロセス工学研究グループ(物質制御工学専攻)

・反応工学、プロセス工学に基づく無機・有機材料廃棄物からの素材再生プロセス、有害物質の無害化処理プロセスの探求

・廃プラスチックの有効利用と関わるプラスチック熱分解反応の基礎

・木質系バイオマスの熱分解反応

・有機高分子と酸化物の反応により生成する炭素の構造特性と応用

・インジウム含有廃棄物からの乾式法による比較的低温でのインジウム回収プロセス

・超音波とガス吹き込みによる廃水中有機物の分解プロセス

結晶成長工学研究グループ(未来材料・システム研究所) 結晶成長工学研究グループ(未来材料・システム研究所)

・次世代パワーデバイス半導体SiCおよびAlNの高品質結晶成長

・第三世代太陽電池の革新的評価法と材料開発

・熱エネルギー制御のための新奇材料の開発

・材料工学的見地からの生体膜機能の解明

・電極デンドライトの成長メカニズム

フォトニクス材料工学研究グループ フォトニクス材料工学研究グループ

・ナノ構造を利用した次世代太陽電池

・大面積フォトニックナノ構造の作製と応用

・太陽電池用高品質シリコンバルク結晶の成長技術

・シリサイド関連材料の探索と機能開拓

・歪み・結晶欠陥制御による材料の高機能化

エネルギー創成・貯蔵材料工学研究グループ(未来社会創造機構)

・太陽光励起レーザーの開発/単色レーザー光からのエネルギー変換技術および関連要素技術

・薄膜プロセスによる超電導磁気エネルギー貯蔵システムの開発および関連要素技術

・水素吸蔵・水素吸着物質の熱物性・欠陥(空孔)物性の研究開発

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生体機能材料工学講座

自然界に存在する優れた機能・構造・プロセスに学び、自然の摂理と工学技術とを融合させた新しい材料プロセッシングに関する教育と研究を行う。永い進化過程で「最小のエネルギーで最大の機能」という目標を追求し、さまざまな材料を合成してきた生物の機能を学び、これを有効に利用する素材プロセス分野を開拓する。

表界面工学研究グループ(未来材料・システム研究所) 表界面工学研究グループ(未来材料・システム研究所)

・インプラント材の高生体活性化表面処理と動物埋植評価

・金属・無機化合物ナノ粒子の合成とその利用

・金属材料表面処理による耐食性材料の開発

・ソフト水溶液化学を利用した機能性材料の合成

・溶融塩電解反応による機能性皮膜の合成

ナノ集積工学研究グループ ナノ集積工学研究グループ

・革新型蓄電池の高性能化に向けた電極/電解質のナノ界面制御

・蓄電池反応の“その場”観察手法の開発

・ナノイオニクス現象を活かした高イオン伝導性固体電解質の創製

・固体電解質上で起こる金属の電析機構に関する研究

・実用レベルで作動する全固体蓄電池の構築手法に関する研究

材料複合工学研究グループ 材料複合工学研究グループ

・金属/セラミックス複合材料の反応合成と構造制御

・樹脂(CFRP)と金属の接合プロセス開発

・ポーラス金属の反応合成と気孔形態制御

・複合技術による蓄熱材料の高性能化

・無機系過電流保護素子の実用化

・金属3Dプリンターで造形された軽金属材料の特性評価

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極限構造材料工学講座

各種構造用材料に機能や特性を付与する加工技術と、製品の評価・利用技術について、材料の力学特性、強度設計・評価、成形・接合、材質制御、材料選択などの原理と応用に関する体系的教育・研究を行う。

材料加工工学研究グループ 材料加工工学研究グループ

・各種塑性加工のコンピュータシミュレーションとCAE

・塑性加工に対する有限要素解析の自動化・高精度化

・鍛造と熱処理における材料の割れ・材質・寸法変化の予測

・鍛造・圧延における内部・表面欠陥発生予測技術の開発

・せん断加工の解析

・板鍛造の高精度化とそれを用いた接合技術の開発

・精密塑性加工

反応動力学研究グループ(未来社会創造機構) 反応動力学研究グループ(未来社会創造機構)

・各種材料プロセスにおける反応動力学解析と新規分光計測手法の開発

・ソリューションプラズマ(水中低温プラズマ)の基礎構築

・水が関わる理論計算

・燃料電池、二次電池のための電池触媒系材料創成と反応制御

・量子効果を示す金属系ナノクラスターの合成と触媒性能の評価 

・機能性薄膜材料開発のためのプラズマ成膜プロセスの開発と反応制御

・熱エネルギー輸送システム構築のためのナノ流体の合成と熱伝達制御

産学連携材料開発研究グループ 産学連携材料開発研究グループ

・組織形成シミュレーションに基づく高温材料の設計

・ミクロ階層組織発現機構の解明と組織制御

・エネルギー論に基づいた材料組織情報の定量化と材料寿命評価

・転位密度解析に基づく金属材料のひずみ評価

・原子相互拡散実験に基づいたナノ・ミクロ組織設計

・水素透過膜・吸蔵材料の設計と開発

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環境調和材料工学講座

環境と調和した材料に関する教育と研究を行う。20世紀に大きく進歩した人工材料は効率・機能で天然材料を上まわるものが多いが、自然との調和や持続性社会の構築という点では未知の部分が多い。21世紀の環境調和型材料は「自然の造形物に学び、人類の経験を活かす」ことによって見出される。教育研究の視点を「ナノ空間」に置き、エネルギー・資源の損失を抑えることが可能な新しい材料の道を拓く。

高効率エネルギー変換材料研究グループ

材料設計工学研究グループ 材料設計工学研究グループ

・第一原理計算に基づく材料ナノ構造の熱力学的安定性評価法の開発

・高性能イオン伝導体の伝導機構の精密解析

・物質界面の量子構造設計と機能開拓

・転位の量子構造と物性

・バイオセラミックスの材料設計および合成

・原子間力/走査型トンネル顕微鏡による機能性材料評価法の開発

計算組織学研究グループ 計算組織学研究グループ

・ フェーズフィールド法の計算理論構築

・ 構造材料組織のフェーズフィールド解析と力学特性計算

・ 機能材料組織のフェーズフィールド解析と電磁気特性計算

・ 二次電池の組織形成・輸送現象・電池特性の数値解析

・ データサイエンスを活用した次世代材料設計解析法の構築

・ 3次元材料組織情報を活用した新材料設計法の開発

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関連専攻等

情報電子材料工学講座

本講座は「ナノスピン制御工学」研究グループと「高圧力材料科学」研究グループからなる。前者は、物質の磁気的性質の起源の解明・新しい磁性材料の設計・原子層レベル制御ナノ構造磁性材料の開発とスピン機能デバイスに関する教育・研究を行う。後者は、超高圧下で物質を合成する独創的な新技術を開発して、様々な無機物・金属間化合物・有機物の新物質・新結晶の創製を行うとともに、高圧下での合成反応と結晶成長の素過程や結晶構造と物性の変化を解明する。

ナノスピン制御工学研究グループ(結晶材料工学専攻) ナノスピン制御工学研究グループ(結晶材料工学専攻)

・新機能材料(反強磁性ハーフメタル,トポロジカル絶縁体)の探索

・ナノヘテロ構造のエピタキシャル成長技術に関する研究

・トンネル効果(強磁性, 強誘電, 超伝導)の解明とその応用

・電界効果(半導体, マルチフェロ,超伝導)の解明とその応用

・表面・界面におけるスピン物性の評価・解析法に関する研究

高圧力材料科学研究グループ(結晶材料工学専攻) 高圧力材料科学研究グループ(結晶材料工学専攻)

・高圧力下での新しい無機物,金属間化合物,有機物の創製と単結晶育成

・ダイアモンドアンビルセル・レーザー物質創製プロセスの開発

・新規アンビル型高圧装置物質創製プロセスの開発

・新規超臨界流体物質創製プロセスの開発

・高圧高温その場観察・その場測定技術の開発

・超高圧高温下での相転移の解明

・超高圧高温下での物質の相安定性の解明

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材料評価工学講座

各種の材料の構造を物理学的に考究し、構造制御の立場から新機能発現をめざし、材料のナノ領域の構造解析に威力を発揮する超高圧電子顕微鏡を利用する「材料構造評価学」研究グループ(量子工学専攻)と、材料に含まれる微量元素の濃度、分布状態、存在形態の計測をもとに新材料の創出と環境保全をめざす「分離計測工学」研究グループ(物質制御工学専攻)、ナノレベルでの微粒子配列・構造制御による有機、無機材料の新プロセス開発と機能評価・解析に取り組む「機能開発システム工学」研究工学グループ(物質制御工学専攻)、さらに材料の分析・評価に威力を発揮するシンクロトロン光の発生・利用に関する研究をおこなう「シンクロトロン光応用工学」研究グループからなり、新材料創製に必須な材料の解析・評価に関する分野の教育・研究内容をさらに充実・発展させる。

シンクロトロン光応用工学研究グループ(シンクロトロン光研究センター) シンクロトロン光応用工学研究グループ(シンクロトロン光研究センター)

・材料分析・評価に利用するための強力な電磁波の発生・利用方法の研究

・高輝度X線を発生する小型シンクロトロン光源の開発

・シンクロトロン光利用ビームラインおよび測定装置の開発

・電子蓄積リングを用いたコヒーレント光、自由電子レーザ、極短パルス光の発生研究

・主にシンクロトロン光を用いた各種材料の電子状態の解明

材料構造評価学研究グループ(量子工学専攻) 材料構造評価学研究グループ(量子工学専攻)

・電子顕微鏡によるナノ解析

・固液界面の原子レベル解析

・セラミックスの微細構造

・破壊過程の微視的機構

・触媒反応の動的解析

・酸化・還元反応のその場観察

・新規電子顕微鏡法の開発

機能開発システム工学研究グループ(物質制御工学専攻) 機能開発システム工学研究グループ(物質制御工学専攻)

・水系・非水系における無機ナノ粒子の凝集・分散制御

・新規無機系多孔質材料の創製とナノレベルでの孔構造制御

・高分子中への無機ナノ粒子の簡易的均一分散技術

・高機能性無機/高分子系ナノコンポジット材料の創製と機械的・化学的特性評価

・ナノマテリアルならではの材料特性の探索と発現機構解明

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関連研究所等

エコトピア科学研究所[エコトピア材料工学講座]

工学系の六研究センターと一施設を統合し、「エコトピア科学研究機構」が平成16年度から発足し,さらに平成18年度から「エコトピア科学研究所」となった。エコトピアは、エコロジー(生態学)とユートピア(理想郷)の合成語、生態系に悪影響を与えない循環型社会の構築をめざす。「材料」「エネルギー」「環境」「情報」を四本柱として、分野の垣根を超えた研究を進める。下記の各教員は、材料工学をベースに、各種基盤研究にとどまらず文系・医系をも含めた横断的プロジェクト研究を展開していく。

低環境負荷機能材料・プロセス研究グループ(未来社会創造機構) 低環境負荷機能材料・プロセス研究グループ(未来社会創造機構)

・金属材料の循環利用プロセス

・廃棄物の有価金属の回収

・ソフト水溶液化学を用いた機能材料表面の創製

・有害物質含有廃棄物の無害化

・排水からの有毒物質ならびに有価物の選択的回収

ナノ環境材料研究グループ(未来材料・システム研究所) ナノ環境材料研究グループ(未来材料・システム研究所)

・自動車排ガス浄化/大気環境浄化のための触媒設計

・希土類金属酸化物のナノ結晶の合成と形態制御

・CeO2-ZrO2系ナノ結晶触媒の物性、酸素貯蔵能、触媒作用

・貴金属ナノ結晶の水溶液合成プロセスと分散性制御

・電子顕微鏡、ラマン分光、X線によるナノ環境触媒の物性解明

・電気・化学デバイス用機能性セラミックスの合成と評価

環境調和型分離・センシングシステム研究グループ(未来社会創造機構) 環境調和型分離・センシングシステム研究グループ(未来社会創造機構)

・自己組織化分子集合体の形成を利用する分離濃縮媒体の調製

・物質の高度分離や高効率反応溶媒としてのイオン液体の利用

・環状多座配位ホスト分子を用いる金属酵素模倣触媒の調製

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未来社会創造機構

モビリティ領域運営統括室(未来社会創造機構)

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