研究業績：先進機能材料研究部門・環境材料研究グループ

研

究

業

績

先進機能材料研究部門・環境材料研究グループ＜論文＞“ Significantly enhanced CO oxidation activity“Spiky-shaped niobium pentoxide nano-induced by a change in the CO adsorption site on
Pd nanoparticles covered with metal–organic
frameworks”
Y. Aoyama, H. Kobayashi, T. Yamamoto, T. Toriyama,
S. Matsumura, M. Haneda, H. Kitagawa
Chemical Communications, 56, 3839-3842（2020）
Pd ナノ粒子を包含した Zr-MOF（Pd@UiO-66）が高い CO 酸化活性を示し、特に実験回数を重ねるごとに触媒活性が向上する現象が見られた。in situ IR 測定において Pd に強く吸着した三座配位 CO 種の生成が見られなかったことから、Pd@UiO-66 の高い触媒活性は吸着 CO 種が容易に酸素と反応できる状態にある

architecture: highly stable and recoverable Lewis
acid catalyst”
T. Fuchigami, M. Kuroda, S. Nakamura, M. Haneda,
K. Kakimoto
Nanotechnology, 31（32）, 325705（2020）
ウニ状の酸化ニオブは優れたルイス酸由来の触媒反応特性を示すことを明らかにした。（001）面に配向することにより自由度の高い Nb-O 結合が生成し、高い
ルイス酸性を示すためと考察した。
“ Highly Active, Robust and Reusable Micro-/

ること、一次粒子の結晶配向により生成するラズベ

Mesoporous TiN/Si 3 N 4 Nanocomposite-based
Catalysts for Clean Energy: Understanding the
Key Role of TiN Nanoclusters and Amorphous
Si3N4 Matrix in the Performance of the Catalyst
System”
A. Lalea, M. D. Mallmann, S. Tada, A. Bruma, S.
Özkar, R. Kumar, M. Haneda, R. A. F. Machado, Y.
Iwamoto, U. B. Demirci, S. Bernard
Applied Catalysis B: Environmental, 272 , 118975（2020）
ポリマープレカーサー法により合成した TiN/Si3N4 複合材料はルイス酸性を示す。NaBH4 の加水分解反応

リー形状が酸素の易動性を高めることが明らかとにおけるルイス酸点の関与と、水素生成機構について

なった。

考察した。

ためと推察した。
“ Growth mechanism and CO oxidation catalytic

activity of raspberry-shaped Co3O4 nanoparticles”
T. Fuchigami, R. Kimata, M. Haneda, K. Kakimoto
Journal of the Ceramic Society of Japan, 128（5）,291-297（2020）
ラズベリー形状の Co3O4 ナノ粒子は広い温度域で高い CO 酸化活性を示すことを見出した。H2-TPR 測定
より、バルク酸素種の易動性が重要なファクターであ“Engineering the Metal−Support Interaction on Pt/「高温還元した Rh 触媒の排気ガス浄化反応と反応機構

TiO2 Catalyst to Boost the H2-SCR of NOx”
Z. Liu, B. Jia, Y. Zhang, M. Haneda
Industrial & Engineering Chemistry Research, 59（31）, 13916-13922（2020）
Pt/TiO2 が水素による NO 選択還元に対して高い活性を示すことを見出した。DRIFTS 測定により、Pt とTiO2 の強い相互作用（SMSI）による電子供与性が高くなることで、NO/H2 の活性化が促進されるためであると推察した。

解析」
津田豊史・三浦和也・木俣文和・岩知道均一・中原祐
之輔・堀

正雄・三木

健・細川三郎・朝倉博行・羽田政明
自動車技術会論文集 , 51（5）, 761-766（2020）
高温で還元処理を施した Rh 触媒が fresh と同等の高い三元触媒活性を示すことを見出した。in situ XAFS、

in situ IR 測定より、Rh の凝集が抑制され、活性な還元状態で維持されていることを明らかにした。

― 42 ―

研究業績：先進機能材料研究部門・環境材料研究グループ“Coreduction methodology for immiscible alloys of

CuRu solid-solution nanoparticles with highthermal stability and versatile exhaust purification
ability”
B . H u a n g , H . K o b a y a s h i , T. Ya m a m o t o , S .
Matsumura, Y. Nishida, K. Sato, K. Nagaoka, M.
Haneda, S. Kawaguchi, Y. Kubota, H. Kitagawa
Chemical Science, 11, 11413-11418（2020）
ルテニウム（Ru）と銅（Cu）の固溶型ナノ粒子はRu および Cu 単独と比較して高い CO 酸化活性を示す。Cu0.2Ru0.8 が最も高い CO 酸化活性を示すが、両者を合金化することで CO 分子の吸着エネルギーが低下すること、CO 分子の新たな吸着サイトが生成することを in situ FT-IR および第一原理計算により明らかにした。
“Thermal Deactivation of Pd/CeO2-ZrO2 Three-Way

Catalysts during Real Engine Aging: Analysis by a
Surface plus Peripheral Site Model”
A. Fujiwara, Y. Tsurunari, H. Yoshida, J. Ohyama, T.
Yamada, M. Haneda, T. Miki, M. MachidaACS Omega, 5（44）, 28897-28906（2020）
耐久処理を施した Pd/CZ と Pd/Al の三元触媒特性の比較より、Pd-CZ 界面が活性点として作用すること、
Pd-CZ 界面の長さが重要であることを明らかにした。

（2021）
ポリマープレカーサー法により合成した Si-Al-N 系セラミックスの H2 化学吸着特性と Al サイトの構造配向性について評価した。Al の配位環境を詳細に解析するとともに、表面酸性、H2/CO2-TPR などの評価により水素の化学的特性を明らかにした。
“Comprehensive study of light-off performance andsurface property of engine-aged Pd-based threeway catalyst”
M. Haneda, Y. Nakamura, T. Yamada, S. Minami, N.
Kato, K. Iwashina, Y. Endo, Y. Nakahara, K. Iwachido
Catalysis Science & Technology, 11（ 3 ）, 912-922（2021）
実機耐久処理を施した Pd/CeO2-ZrO2 のライトオフ機
構の解明を目指し、貴金属粒子表面の触媒反応を insitu FT-IR で解析した。実使用環境の熱劣化による大幅な触媒活性低下は、Pd 粒子表面における反応性の高い Linear 型 CO 吸着の消失に起因していると考えた。
“Influence of crystal structure of Y-doped ZrO2 as“ Novel hydrogen chemisorption properties ofamorphous ceramic compounds consisting of
p-block elements: exploring Lewis acid–base Al–N
pair sites formed in situ within polymer-derived
silicon–aluminum–nitrogen-based systems”
S. Tada, N. Asakuma, S. Ando, T. Asaka, Y. Daiko, S.
Honda, M. Haneda, S. Bernard, R. Riedel, Y. Iwamoto
Journal of Materials Chemistry A, 9（5）, 2959-2969

s u p p o r t o x i d e o n t h e t h re e - w a y c a t a l y t i cperformance of supported Rh catalyst”
Y. Tomida, M. Haneda
Journal of the Ceramic Society of Japan, 129（3）,168-174（2021）
Y の分散状態が異なる YSZ に担持した Rh 触媒の三元触媒活性を評価したところ、Y が均一に固溶した立方晶の YSZ に担持した Rh 触媒が高活性であった。
H2-TPR より、Rh-YSZ の相互作用が存在すること、吸着 CO 種の IR 測定から Rh0 種が安定に存在できることが明らかとなり、容易に還元される Rh 種の存在が高い三元触媒活性と重要であることを明らかにした。

＜著書＞

情報協会

「触媒の劣化対策、長寿命化」
羽田政明

ガソリン車用三元触媒としての RhIr 複合化触媒なら第 12 章 第 1 節「白金族金属の複合化による排ガス浄びにディーゼル酸化触媒としての PtPd 複合化触媒に、技術化性能の向上と省資源化」、pp 527-536（2020）関する研究成果を紹介した。

― 43 ―

研究業績：先進機能材料研究部門・環境材料研究グループ＜ 総 説 ・解 説 ・報 文 ・そ の 他 ＞

ガソリン車用三元触媒としての担持 Pd 触媒と担持Rh 触媒に関する最近の研究成果を紹介した。

「自動車排ガス浄化触媒の高機能化のための研究動向」
羽田政明
車載テクノロジー , 8, pp 39-43（2021）＜口頭発表＞「ハニカムにコートした CeO2-ZrO2 触媒上での CO 酸

「亜鉛担持直接脱硫触媒における亜鉛活性種の同定」

化反応におけるガス流れ方向の触媒反応解析」

鈴木伸也・山田

山本朋佳・羽田政明

麿・中嶋伸昌・羽田政明（中第 36 回希土類討論会、2020 年 5 月 19 - 20 日、札幌

第 50 回石油・石油化学討論会、2020 年 11 月 12-13 日、

止、発表は承認）熊本「酸化イットリウムにナノ分散した酸化セリウム触媒上晃・時津総一郎・高橋駿佑・川井尊「ハニカム型触媒のガス流れ方向における触媒反応解析」

でのメタン酸化カップリング反応」

山本朋佳・羽田政明

桂川侑也・甘第 50 回石油・石油化学討論会、2020 年 11 月 12-13 日、

鎔広・羽田政明（中
第 36 回希土類討論会、2020 年 5 月 19 - 20 日、札幌

熊本（Zoom による発表）

止、発表は承認）「CeO2-ZrO2 の表面サイトにおける貴金属の担持位置「エンジン耐久を実施した Pd 系三元触媒のライトオフ

解析と浄化性能評価」

特性の解析」

田中裕樹・森田山田達弥・羽田政明

羽田政明

2020 年 9 月 16-18 日、浜松（Zoom
第 126 回触媒討論会、

日本化学会第 101 春季年会、2021 年 3 月 19-22 日、開催）

オンライン開催

格・永尾有希・遠藤慶徳・若林誉・＜ポスター発表＞「酸化ジルコニウム系複合酸化物に担持したパラジウム「吸着メタノール種の赤外吸収分光分析を用いた CeO2-

触媒の NOx 吸放出特性」

ZrO2 表面サイト上の Pd 担持配置解析と性能評価」

望月大樹・羽田政明

田中裕樹・森田第 50 回石油・石油化学討論会、2020 年 11 月 12-13 日、

羽田政明

熊本（Zoom による発表）

千葉
（Zoom
第 127 回触媒討論会、2021 年 3 月 16-17 日、開催）「担持 Pd 系三元触媒の熱劣化構造モデル」
藤原歩・鶴成優太郎・芳田嘉志・大山順也・三木健・

山田達也・羽田政明・町田正人

2021 年 3 月 16-17 日、千葉（Zoom
第 127 回触媒討論会、開催）― 44 ―

格・永尾有希・遠藤慶徳・若林誉・

研究業績：先進機能材料研究部門・エネルギー材料研究グループ

先進機能材料研究部門・エネルギー材料研究グループ＜論文＞“New Possibility of Hydroxyapatite as Noble-Metal-

本論文では、ゲルキャステイング法を用いて、気孔構Free Catalyst towards Complete Decomposition of
Volatile Organic Compound” ＊Y. Xin, Y. Ando, S. Nakagawa, H. Nishikawa, T.
Shirai
Catalysis Science & Technology, 10, 5453-5459（2020）＊ Highlighted as inside Back Cover

造制御された多孔質水酸化アパタイトを作製し、揮発性有機物分解用新規担持不要な一体化フィルターの開発に成功した。異なる気孔径および気孔率におけるガス透過率について考察し、揮発性有機物分解特性との相関について議論した。
“Nobel-metal-free hydroxyapatite activated by facile

物の表面吸着性、酸・塩基特性、ラジカル発生挙動のmechanochemical treatment towards highly-efficient
catalytic oxidation of volatile organic compound”
Y. Xin, T. Shirai
Scientific Reports, 11: 7512（2021）

評価結果と、揮発性有機物を分解する際の触媒メカニ

本論文では、水酸化アパタイトを出発原料として、大ズムを世界で初めて解明した。

気中・常温のワンステップメカノケミカル処理を用い

本論文では、水酸化アパタイトを用いて、貴金属フリー
揮発性有機物を完全分解用触媒の開発に成功した。異なる化学構造における粒子形態、結晶性、揮発性有機て水酸化アパタイトの表面を選択的に活性化させるこ“Novel noble-metal-free ceramic filter with controlledとにより、揮発性有機物を 100％無機ガス（CO2/CO）

pore structure for environmental cleaning”
Y. Xin, S. Nakagawa, H. Nishikawa, T. Shirai
Ceramics International, 47, 11819-11823（2021）に分解できる高効率触媒の開発に成功した。異なるメ
カノケミカル処理条件における表面の化学構造制御および活性化メカニズムについて議論した。

＜著書＞「金属ナノ粒子の合成 / 構造制御とペースト化および最第 5 章 第 9 節（2020）pp.303-309
辛新応用展開」

韵子（共著）＜ 総 説 ・解 説 ・報 文 ・そ の 他 ＞“ Pulsed Electric Current Sintering and Its「マイクロ波反応場を利用した高活性可視光応答型光触Employment for Transparent Polycrystalline
AL2O3”
H. H. Nguyen, M. Nanko, Y. Xin, T. Shirai
先進セラミックス研究センター年報 8（2019）23-27,
2020 年 7 月― 45 ―

媒の高速合成」
加藤邦彦・白井孝

触媒 62（2020）315-321, 2020 年 10 月

研究業績：先進機能材料研究部門・エネルギー材料研究グループ＜口頭発表＞「非貴金属セラミックス触媒の開発と VOC 完全分解の「ヨウ素含浸を用いた炭素複合セラミックスの導電性向上」

達成」
辛韵 子・H. H. Nguyen・ 加 藤 邦 彦・

竹 内 優 弥・ 辛韵子・安藤友里・中川草平・西川治光・白井

白井

孝

孝

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、

粉体粉末冶金協会 2020 年度秋季大会、2020 年 10 月

2020 年 9 月 2-4 日、オンライン

27-29 日、オンライン「マイクロ波誘起反応場を用いた新たな表面ナノ構造設「マイクロ波急速加熱による多結晶ナノ粒子の合成と光計戦略」
加藤邦彦・辛

学特性の向上」
韵子・H. H. Nguyen・白井孝韵 子・ 加 藤 邦 彦・H. H. Nguyen・

永田

拓・ 辛

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、

白井孝2020 年 9 月 2-4 日、オンライン

粉体粉末冶金協会 2020 年度秋季大会、2020 年 10 月

27-29 日、オンライン「異なるモノマー構造が及ぼすゲルキャスト成形体の炭「CNF/Si ナノ粒子複合体の作製と蛍光材料への応用」

化挙動と焼結体の電気特性への影響」
舟 橋 由 晃・H. H. Nguyen・ 加 藤 邦 彦・ 辛
白井

韵 子・

須 藤 隆 文・ 加 藤 邦 彦・ 辛孝白井韵 子・H. H. Nguyen・孝

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、

粉体粉末冶金協会 2020 年度秋季大会、2020 年 10 月

2020 年 9 月 2-4 日、オンライン

27-29 日、オンライン「ナノカーボン複合アルミナのヨウ素含浸処理による高「月面模擬砂のマイクロ波加熱挙動とその特性」

導電率化」
竹 内 優 弥・ 辛
白井

松 井 亮 介・ 加 藤 邦 彦・ 辛韵 子・H. H. Nguyen・ 加 藤 邦 彦・白井

韵 子・H. H. Nguyen・孝

日本航空宇宙学会 第 64 回秋宇宙科学技術連合講演

孝

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、会、2020 年 10 月 27-30 日、オンライン

2020 年 9 月 2-4 日、オンライン「マイクロ波プラズマを利用した半導体光触媒粒子のナ「マイクロ波合成による金属ナノ粒子の結晶性と光学的ノ表面改質」

特性の解明」

加藤邦彦・辛永田

拓・ 加 藤 邦 彦・ 辛白井孝韵 子・H. H. Nguyen・韵子・H. H. Nguyen・白井孝

粉体工学会 2020 年度秋季大会、2020 年 11 月 17 日、
東京

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、「貴金属フリーセラミックス触媒の開発と VOC 完全分

2020 年 9 月 2-4 日、オンライン

解の達成歯と骨の主成分で、「粉体」のままで 環境「WO3 表面への酸素欠陥導入による光触媒特性の向上」
須 藤 隆 文・ 辛
白井

浄化 ?!」

韵 子・ 加 藤 邦 彦・H. H. Nguyen・辛韵子

国際粉体工業展 2020、2020 年 11 月 19 日、東京孝

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、

2020 年 9 月 2-4 日、オンライン「マイクロ波で創るセラミックス粒子のナノ表面構造〜たった数秒から数分以内で高機能化！〜」「マイクロ波加熱による月模擬砂の焼結とその機械的特性」
松 井 亮 介・ 加 藤 邦 彦・ 辛白井

韵 子・H. H. Nguyen・孝

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、

2020 年 9 月 2-4 日、オンライン― 46 ―

加藤邦彦
国際粉体工業展 2020、2020 年 11 月 19 日、東京

研究業績：先進機能材料研究部門・エネルギー材料研究グループ「マイクロ波誘起反応場による酸化チタン光触媒のナノ「コラーゲンを前駆体とした高発光性カーボン量子

表面改質」
加藤邦彦・辛ドットのマイクロ波合成」
韵子・H. H. Nguyen・白井

孝

快・ 辛

2020 年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発
表会、2020 年 11 月 28 日（開催中止、要旨提出をもっ白井孝て発表成立）

日、オンライン韵 子・ 加 藤 邦 彦・H. H. Nguyen・

大舘「マイクロ波誘起プラズマを用いた高機能 TiO2/C 複合「マイクロ波急速加熱による多結晶ナノ粒子合成」
永田

拓・ 辛

白井

孝

日本セラミックス協会 2021 年年会、2021 年 3 月 25

韵 子・ 加 藤 邦 彦・H. H. Nguyen・体の合成」
松 井 亮 介・ 加 藤 邦 彦・ 辛2020 年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発
表会、2020 年 11 月 28 日（開催中止、要旨提出をもっ白井て発表成立）

日、オンライン「メカノケミカル還元法による WO3 表面への酸素欠陥白井孝

日本セラミックス協会 2021 年年会、2021 年 3 月 25

「セラミックス−高分子界面での協奏的反応を活用した
機能性ナノ表面創成のための新手法」

導入と光触媒への応用」
須 藤 隆 文・ 辛韵 子・H. H. Nguyen・韵 子・ 加 藤 邦 彦・H. H. Nguyen・韵子・H. H. Nguyen・白井加藤邦彦・辛孝

日本セラミックス協会 2021 年年会、2021 年 3 月 25

孝2020 年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発
表会、2020 年 11 月 28 日（開催中止、要旨提出をもっ日、オンラインて発表成立）＜ポスター発表＞

第 12 回日本セラミックス協会マテリアル・ファブリ「化学構造の異なるケイ酸イオンが及ぼす廃棄物固化体
特性への影響」
竹 内 優 弥・ 辛
白井ケーション・デザイン研究会ハイブリッドセミナー、
韵 子・H. H. Nguyen・ 加 藤 邦 彦・

2021 年 3 月 1-2 日、オンライン

孝第 12 回日本セラミックス協会マテリアル・ファブリ「結晶面制御された酸化チタンを用いた光析出法による金属ナノ粒子の合成」

ケーション・デザイン研究会ハイブリッドセミナー、

2021 年 3 月 1-2 日、オンライン

須 藤 隆 文・ 加 藤 邦 彦・ 辛
白井

第 12 回日本セラミックス協会マテリアル・ファブリ「マイクロ波局所反応場を用いた多結晶金属ナノ粒子の創製と VOC 酸化分解触媒への応用」
永田

拓・ 辛

白井

孝

韵 子・H. H. Nguyen・孝

ケーション・デザイン研究会ハイブリッドセミナー、

韵 子・ 加 藤 邦 彦・H. H. Nguyen・

第 12 回日本セラミックス協会マテリアル・ファブリ2021 年 3 月 1-2 日、オンライン「マイクロ波反応場を用いたナノカーボン／酸化チタン

ケーション・デザイン研究会ハイブリッドセミナー、

複合粒子の高速合成」

2021 年 3 月 1-2 日、オンライン

加藤邦彦・辛韵子・H. H. Nguyen・白井孝

第 12 回日本セラミックス協会マテリアル・ファブリ「釉薬存在下における茶カテキン成分の構造変化とその2021 年 3 月 1-2 日、オンライン

評価」
冨 山 草 太・ 辛
白井ケーション・デザイン研究会ハイブリッドセミナー、

韵 子・ 加 藤 邦 彦・H. H. Nguyen・孝― 47 ―

研究業績：先進機能材料研究部門・エネルギー材料研究グループ／先進材料設計研究部門・材料創製研究グループ＜受賞＞「第 1 回 隼翔賞」

「Presentation Incentive Award」

加藤邦彦

須 藤 隆 文・ 辛日本セラミックス協会東海支部表彰、2020 年 4 月

白井韵 子・ 加 藤 邦 彦・H. H. Nguyen・孝

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、「Best Presentation Award BRONZE」
永田拓・ 加 藤 邦 彦・ 辛白井孝2020 年 9 月 2-4 日、オンライン

韵 子・H. H. Nguyen・「Presentation Incentive Award」

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、

舟 橋 由 晃・H. H. Nguyen・ 加 藤 邦 彦・ 辛2020 年 9 月 2-4 日、オンライン

白井

韵 子・

孝

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、「Presentation Fighting-spirit Award」
竹 内 優 弥・ 辛
白井2020 年 9 月 2-4 日、オンライン

韵 子・H. H. Nguyen・ 加 藤 邦 彦・
「最優秀講演賞」

孝

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、

加藤邦彦・辛韵子・H. H. Nguyen・白井

2020 年 9 月 2-4 日、オンライン

2020 年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発
表会、2020 年 11 月 28 日

孝「Presentation Fighting-spirit Award」
松 井 亮 介・ 加 藤 邦 彦・ 辛白井

韵 子・H. H. Nguyen・「キャラクタリゼーション優秀賞」
冨 山 草 太・ 辛孝韵 子・ 加 藤 邦 彦・H. H. Nguyen・

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、白井2020 年 9 月 2-4 日、オンライン

第 12 回日本セラミックス協会マテリアル・ファブリ

孝ケーション・デザイン研究会ハイブリッドセミナー、

2021 年 3 月 1- 2 日、オンライン

先進材料設計研究部門・材料創製研究グループ＜論文＞“ Synthesis of TiO 2 hollow nanoparticles withて挙げられる。 近年、構造や形態を制御することでdifferent shell thickness and effect of structure on
photocatalytic activity”
Hadi Razavi-Khosroshahi（Sena）, Shao Wenhao, M.
Fuji
Solid State Sciences, 103, 106179, 2020

半導体の効率を上げることが注目されており、中空構
造はその独特の構造により特に注目されています。
この研究では、中空構造を有する粒子の異なるシェルの厚さ、粒子径が TiO₂ の光触媒活性に及ぼす影響を調査した。

過去数十年にわたって、地上・地下水、さらには飲料
水への有機汚染物質の蓄積が深刻な問題として提起さ「低環境負荷なシリカ / 低融点合金複合化プロセスの開れてきた。 TiO₂ のような半導体を用いた光触媒プロ発及び固化体特性評価」

セスは、水中の有機汚染物質を分解するための 1 つ・藤 正督
増田圭汰・Hadi Razavi-Khosroshahi（Sena）の解決策ですが、光触媒反応の効率の低さが問題としJ.Jpn. Soc. Powder Powder Metallugy, 67, 343-348,― 48 ―

研究業績：先進材料設計研究部門・材料創製研究グループ

2020が必要不可欠であり、高環境負荷が問題となる。本研

60 mol％の AB₂O₇ 単斜晶ペロブスカイトと 40 mol％の A₆B₂O₁₇ 斜方晶ペロブスカイトを含む。ここで、A は Ti、Zr、Hf を 表 し、B は Nb と Ta を 表 す。
TiHfZrNbTaO₁₁ の全体的な組成と d0 電子配置を持つ
この 2 相酸化物は、2.9 eV のバンドギャップと、水究室で開発した「無焼成固化プロセス」を用いれば、分解に適した価電子帯と伝導帯を備えた可視光領域で100℃以下の超低温乾燥のみで高密度の固化体が作製でき、低環境負荷かつ融点 100℃以下の低融点合金とかなりの吸光度を示す。この材料は、光触媒による水セラミックスと金属を複合化させる方法として、溶融
金属攪拌法、加圧含侵法などが報告されているが、これらの方法は溶融金属を使用するため高温条件の設定分解によって水素を生成することに成功しており、新の複合化も可能であると考えられる。本研究では無焼しい低バンドギャップ光触媒としての HEO の可能性

成固化プロセスを用いて融点 83 ℃の低融点合金を固を示唆している。

相状態のままシリカ粉末と複合化させ、100℃未満の低温廃棄熱を回収できる潜熱蓄熱材料の作製を試み“Microstructure and surface activity of mechanically-

た。得られた固化体は、低温蓄熱性に優れ、相転移時

dispersed cellulose nanofiber aqueous sol”
C. Takai-Yamashita, Y. Mabuchi, M. Senna, M. Fuji,
Y. Ohya, Y. Yamagata
Cellulose, 28, 775-785, 2021
この研究では、惑星ボールミル粉砕前後の CNF 水性の低融点合金の漏出を抑えることにも成功した。
“Non-firing solidification: A new room temperatureceramics processing”
Hadi Razavi-Khosroshahi（Sena）, T. Sato, M. Fuji
Advanced Powder Technology, 31（5）, 2020-2024,
2020

ゾルの微細構造の変化を、そのレオロジー挙動、結晶化度、および直径分布に基づいて調査した。CNF の表面活性は、水蒸気吸着によってさらに特徴づけられセラミックス合成において、焼結は高コストで時間のた。低ミリング速度（100 rpm）で処理された CNF

かかるプロセスであり、望ましくない粒子成長を引きで観察されたチキソトロピーヒステリシスループの減起こす可能性もあることから、低温焼結などの方法が少は、繊維間の相互作用が弱いことを示す一方で 3 次

試みられている。本論文は、「非焼成凝固プロセス」

方法は主に室温で行われ、酸化物や非酸化物を含む幅

元構造を持っていると考えられる。粉砕速度（300rpm）をさらに上げると、それらが崩壊する可能性が（200）ある。500 rpm で処理された CNF で観察された面の X 線回折ピーク強度の低下は、繊維の束の分裂と細断を示している可能性がある。また、500 rpm でグルコー処理された CNF での水蒸気吸着量の増加は、

広 い 材 料 に 適 用 で き る。 本 論 文 で は モ デ ル と し てスユニットに由来するヒドロキシル基による新しい表

SiO2（シリカ）を採用し、表面活性化前後のラジカル
中心を電子常磁性共鳴（EPR）で調べる。プロセス中

面の露出も助長させると考えられる。このように新しのシリカ表面への水の吸着量も、活性化の指標として果的な反応部位である可能性があり、光触媒性能を改観察される。粒子表面のメカノケミカル活性化の影響善するために有利に働くと考えられる。

と呼ばれる粉末凝固プロセスという新しい概念の解説をする。非焼成凝固プロセスの主な概念は、機械的粉砕によって粒子の表面を活性化し、活性化された表面の接合によって粒子を固めるというものである。このく形成されたヒドロキシル基は、TiO₂ 前駆体との効を調べるために、表面が OH で終端されている b- ト
リジマイトシリカの分子動力学（MD）シミュレーショ

“ H i g h - s t r e n g t h n o n - fi r i n g c e r a m i c s b y

ンモデルを適用した。粒子間結合、ならびに粒子間のmechanochemical treatment”
Hadi Razavi-Khosroshahi（Sena）, H. Ishida , M. Fuji
Advanced Powder Technology, 31（12）, 4672-4678,
2020

三重会合点およびネッキングは、透過型電子顕微鏡法
によって確認された。
“ Photocatalytic hydrogen evolution on a high-

焼結時間の短縮および焼結温度の低減は長い間望まれentropy oxide”
Parisa Edalati, Qing Wang, Hadi Razavi-Khosroshahi,
M. Fuji, T. Ishihara, Kaveh Edalati
Journal of Materials Chemistry A, 8（7）, 3814-3821,
2020
この研究では、高圧ねじり（HPT）法によるメカニてきた課題である。本研究室で開発された「無焼成焼カルアロイングとそれに続く高温酸化によって高エン料を実現するための「無焼成固化プロセス」を提唱す

トロピー光触媒を合成した。合成された酸化物は、る。結果として、得られた固化体は 270MPa の機械― 49 ―

結」は、熱エネルギーを使用せずに固化体を作製できる魅力的な手法である。
本手法では、ボールミルによる粉体表面の化学的活性化を利用した手法であるが、固化体強度に改善の余地があった。本研究では、高温焼結に匹敵する高強度材

研究業績：先進材料設計研究部門・材料創製研究グループ

的強度と 2.1GPa（214Hv）のピッカース硬度を有し、ミュレーション手法である分子動力学法を用いて無焼成

粒子間に形成されたネッキングが固化体強度を向上さ

シリカセラミックスの反応過程を解析した。その結果、せることを示した。

溶媒の水分子を介してシリカ粒子間に結合が見られ、一部ではシリカ表面への水分子吸着が確認できた。ま“Molecular Dynamics Study on SiO2 Interfaces ofたインデンタを用いた活性化計算では、セラミックス材

Nonfiring Solids”
T. Sato, A. Kubota, K. Saito, M. Fuji, C. Takai, Hadi
R a z a v i - K h o s r o s h a h i （ S e n a ）, M . Ta k u m a , Y.
Takahashi
Journal of Nanomaterials, vol.2020, Article ID
8857101, 13 pages, 2020
セラミックスの一般的な焼成プロセスは大量の CO2料粒子の表面及び内部構造の活性化が確認できた。
“Influence of Hydrothermal-carbonization Process

スによる粒子表面活性化プロセス、非焼成凝固が始ま

on Biochar Properties from Cattail Weed Waste”
Araya Smuthkochorn, Nardnutda Katunyoo, Napat
Kaewtrakulchai, Duangduen Atong, Kanit Soongprasit,
M. Fuji, Apiluck Eiad-ua
Current Applied Science and Technology, 19（ 1 ）,9-17, 2019
キャッツテールの葉（CL）から、
水熱法と炭化法によっるまで活性状態を維持すること、および非焼成凝固プてバイオチャーを合成することに成功した。この実験

ロセスの 3 つのステップを有していた。したがって、

では、キャッツテールの葉から 160、180、200℃で 8、この研究では、シリカと水の反応を、LAMMPS に基12、24 時間の水熱処理と、700 ℃で 2 時間の炭化処

づく分子動力学を ReaxFF ポテンシャルに適合させる理で製造したバイオカーの物理的特性に焦点を当てことによってシミュレートした。活性化シリカの表面た。また、走査型電子顕微鏡（SEM）とフーリエ変状態を再現し、各表面の末端分子を示す O モデル、

換赤外分光法を用いた特性評価により、水熱処理と炭Si モデル、OH モデルと呼ばれる 3 つの末端モデル

化処理が細孔構造、表面官能基、生成物の収率に与えを作成した。これらのモデルと溶媒としての水分子をる影響を調べた。その結果、水熱処理および炭化にお原子スケールで結合し、エネルギー状態と機械的性質

いて、セル構造の形態は維持されていたが、水熱処理を評価した。反応または構造化された O-H-O 結合は、の温度および時間の増加に伴い、生成したバイオ炭のO 末端モデルの非焼成プロセスで再現された。また、界面での Si 原子では Si-O-Si 結合が生成された。

収率が低下することがわかった。また、SEM 像からは、ガスを排出します。そこで、本論文では非焼成プロセスについて解説する。非焼成プロセスは、粉砕プロセ

バイオ炭の外表面にはかなり粗い細孔構造が見られ、その表面領域の官能基は純炭素含有量（59-65 wt％）

“Fabricated Brake Pads using Non-firing Ceramics”

が多いことがわかった。

M. Furuta , M. Yagihashi , Y. Nishizawa, M. Fuji
Proceedings of the FISITA 2020 World Congres,Prague, 14-18, 2020

“Porous Carbon Adsorbent from Humin Derived

るブレーキパッドが得られ、このことから、無焼成セfrom Thai Leonardite for Methylene Blue Dye
Adsorption”
Jutaporn Sayjumpa, Buntita Jomhataikool, Kajornsak
Faungnawakij, Sanchai Kuboon, Wasawat Kraithong,
M. Fuji, Apiluck Eiad-ua
Current Applied Science and Technology, 19（1）, 1-8,
2019

ラミックスはブレーキパッドへの応用が可能であるこ

レオナーダイトは、タイ北部にある褐炭鉱山の副産物とを示した。

である。レオナーダイトは、天然の腐植物質の供給源

メカノケミカル反応を利用した、焼成せずに固化させるセラミックス技術から、ブレーキパッドの母材を作成した。その母材に研磨剤、潤滑剤、無機フィラー、強化繊維を配合し、ブレーキパットを製作した。その結果、高温下での良好な摩擦性能と十分な強度を有すとして知られている。腐植物質は、フミン、腐植酸、「無焼成セラミックスモデルとしてのシリカの表面反応
久保田敦斗・佐藤知広・齋藤賢一・藤フルボ酸の 3 つの主要な画分に分けられる。これらの画分は、異なる酸性アルカリ性（pH レベル）に調に関する分子動力学法」
正督・高井千整された溶液を用いて抽出することができる。フミン

加・瀬名ハディ・宅間正則・高橋可昌

は、タイ産レオナーダイトから抽出できる主要な製品

日本機械学会計算力学部門 CMD2020 計力スクウェ

で、80 ％以上の収率があります。フミンの形態は、

ア研究報告集 , Report no. 5-13, 2020

少数の多孔質構造を持つ非導電性のバルク材である。

環境面から焼成を用いず化学反応によって固化させる

これは、染料や重金属の吸着剤として、また触媒のサ

無焼成セラミックスが注目されている。本研究ではシポーターとして使用することができます。
本研究では、― 50 ―

研究業績：先進材料設計研究部門・材料創製研究グループ

炭化プロセスを介したフミンからの多孔質カーボンのた。その結果、ホテイアオイ由来のナノポーラスカー

合成を検討した。フミンは異なる温度で炭化され、ボン材料は、HTC の温度と時間が長くて高いほど炭SEM、FTIR、UV-Vis および BET によって特徴付け

素含有量が増加することが明らかになった。また、られた。フミンからの多孔質カーボンは、メチレンブ

HTC を 200℃で 12 時間行い、H3PO4 活性化触媒を使

ルー色素の吸着に使用された。その結果、炭化温度が用したところ、チャー表面の多孔質化が見られ、良好

高いほど、フミンの粒径は小さくなり、よく分散したな吸着剤の前駆体材料を合成するための最適な条件で非凝集のフミンが観察された。フミンの吸着容量は、あることがわかった。

表面積と空隙率の結果から、700ºC までは温度の上昇とともに増加し、900ºC では減少した。炭化温度が高“Synthesis of Nanoporous Material from Lignin Via

いほどフミンの炭素含有量は増加したが、吸着剤としCarbonization Assisted Acid Activation”
Nutchaporn Ngamthanacom, Napat Kaewtrakulchai,
Weerawut Chaiwat, Laemthong Chuenchom, M. Fuji,
Apiluck Eiad-ua
Materials Science Forum, 990, 149-154, 2020
パルプ工場や製紙会社から発生する廃リグニン（WL）て使用された官能基は分解された。
“ Synthesis of Nanoporous Carbon from Water

Hyacinth via Hydrothermal Carbonization Process
Assisted Acid Activation”
Nattaya Suksai, Sirayu Chanpee, Napat Kaewtrakulchai,
Sutee Chutipaijit, M. Fuji, Apiluck Eiad-ua
International Journal of Materials Science andEngineering, 8（2）, 52-57, 2020
ウォーターヒヤシンス（WHs）はタイの農業から出る重要な廃棄物である。WHs は、ヘミセルロース、について、炭化処理と酸による活性化を利用して、高い空隙率を持つナノポーラスカーボンを作製する可能性を検討した。リグニンのナノポーラスカーボンへの変換における HNO3、HCl、H2SO4、H3PO4 などの酸による活性化の効果を調べた。ナノポーラスカーボンの物理化学的特性は、N2 収着、走査型電子顕微鏡

セルロース、リグニンから構成されており、炭素材料、X 線回折（XRD）、
フーリエ変換赤外（FTIR）（SEM）の製造に適している。本研究では、WHs から水熱炭により総合的に評価した。N2 収着の結果、5％ vol の化（HTC） に よ り 炭 素 材 料 を 調 製 し、 水 熱 温 度
200℃、反応時間（4 〜 24 時間）、H3PO4 による活性件では、全細孔容積が 0.035cm3/g の多孔質構造のカー化の影響を調べ、多孔性と表面積の向上を図った。まボンナノ粒子が得られた。廃リグニンの開発では、プ

た、走査型電子顕微鏡（SEM）、フーリエ変換赤外分

ロセス変数を適切に選択することで、高空隙率のナノ光法（FT IR）、X 線回折法（XRD）を用いて、カーポーラスカーボンを製造できる可能性がある。

リン酸を用いて 700℃の炭化温度で 2 時間処理した条

ボンナノポーラス材料の化学的・物理的特性を評価し＜著書＞「第 60 回粉体入門セミナーⅡ

粉をつくりそして利用するために」

粉体成形に関して、固 / 気 / 液分散系の充填状態ではドライ域からスラリー域の中のいずれかの充填状態を「粉体成形・粉体を形にする」、日本粉体工業技術協会、

とるが、飽和度 S という指標はマクロな充填状態を

152-176

定量的に表現するに当たって重要となる。

藤

加圧成形に関しては、乾式一軸加圧成形は量産性と寸法

正督

粉体成形を利用したセラミックス製造では、最終製品

精度に優れている成形方法であり、電子材料・耐火レンの材料特性に影響する微構造が重要となるがこの微構

ガ・タイル・機械部品・切削工具などに応用されている。

造は成形体内の粉体充填構造により決定され、プロセ

押出成形は、一定断面形状物の作成に向いている。応スの前半で材料の運命は決まっている。焼結後に残っ用例は、耐火物（中空）、ハニカム触媒担体、透明アた気孔の中で最大で扁平な気孔が材料の破壊減とな

ルミナ管などがある。

る。また、まったく同じ材料であっても強度をそのま

射出成形は、射出成形機内で粉体と樹脂のコンパウン

ま測定するときと、小さく分割して測定するときでは、ドを加熱溶融して流動性を付与した後、溶融コンパウ

平均強度は後者のほうが高い。これは材料の体積効果

ンドを金型に射出充填し、冷却して成形体を作製するとして知られている。

方法である。タービンブレード、ギア、高寸法精度が― 51 ―

研究業績：先進材料設計研究部門・材料創製研究グループ求められる場合に有効な成形法である。

多層基板、多層コンデンサー、圧電素子などの製造に鋳込み成形では、液中で粒子間に作用する力が重要で用いられる。この成形方法では、粒子のアスペクト比ある。引力としては、ファンデルワールス力、斥力とが大きい場合には粒子配向が生じる。また、テープ成しては、電気二重層の重なりによる静電相互作用が挙形は乾燥により固化を行うため、有機溶剤を用いるがげられ、この二つのポテンシャルの曲線の形によって環境に配慮して水系でも試みられている。

凝集するかが決まる。また、斥力の制御として静電反新しい成形方法として、ゲルキャスティング成形法が発、高分子による立体障害が挙げられる。

ある。セラミックス粉体と結合剤モノマーと分散材、テープ成形では、一般的に有機溶剤を用いたスラリー

水を混合したスラリーを鋳込みゲル化させ、離型する。

が用いられ、概ね 0.02 ㎜ ~1 ㎜のシートが得られる。

その後、乾燥、脱脂、焼結を得て固化体を作成する。

＜ 総 説 ・解 説 ・報 文 ＞「摩砕による粉体表面の活性化を用いたセラミックスの「ハンセンパラメーターを応用した粒子表面の濡れ性指標」

無焼成固化」

高井千加・藤藤

粉体工学会誌、57（4）、190-195、2020

Cellulose Communications 誌、27（4）、124-128、2020

我々のグループでは、焼結プロセスを経ないセラミッ

本稿では、粒子分散凝集技術を概観し、あらかじめ適

クス固化体である「無焼成セラミックス」の開発を提した表面物性を得る手法として粒子のハンセン溶解度案している。これは、窯業原料粉の表面を摩砕し化学パラメーター（HSP）値を提案した。HSP は、水素活性を得る方法で、多くの原料に対応できるだけでな

結合、極性、およびファンデルワールス相互作用から

く温度・圧力を必要としないことから省エネ・省コス

なる粒子表面のパラメーターを示すための指標であトの観点でも近年注目を集めている。本論文では、無る。ポリマーマトリックスに近い HSP 値を持つ粒子

焼成セラミックスの概要とセラミックス原料の表面活は、ポリマーに対して良好な親和性を持っている。つ性化のメカニズムや実用化された結果について説明す

まり、ポリマーマトリックスの最適な改質表面が事前る。中でも、原料の粒子径分布を調製することで、収に予測できる。これを用いることでマトリックスとの縮率 0.1％以下を達成し、250MPa を上回るような高

濡れ性を上げる表面物性が事前に得られれば、その後強度を実現した。

の作業効率は格段に向上すると考えられる。

正督・瀬奈ハディ・佐藤知宏・高井千加

正督“Hollow silica nanoparticles: A tiny pore with big「セラミックス生産の岐路」

60％を焼成工程である。「パリ協定」の目指す世界に

dreams”
C. Takai-Yamashita, M. Fuji
Advanced Powder Technology: The 30th Anniversary
Collection, 169-172, 2020

おいてセラミックス製造を考えると焼成工程が大きな

中空ナノ粒子は、空間内部が空気分子の平均自由行程問題である反面、必要不可欠でもあるといえる。そこ（約 68 nm）の 2 倍以下になると、断熱、低誘電率、で、全ての焼成セラミックスを代替できるわけではな

異常光散乱などの独自の機能を発揮します。内部の空

いが、研究レベルでなされている様々な試みを紹介す

気の対流が少ないため、ナノサイズの細孔が断熱性能る。例えば、成形体の粒子間に液相を導入し、粒子のを向上させることは容易に想像できる。ただし、中空藤

正督

JCMA、vol.58、10-11、JCMA、2020
セラミックス製造における二酸化炭素排出量の約

エッジ等を溶解させることで結晶を再配列させるの内部だけでなく、シェルの微細構造（サイズ、厚さ、「コールドシンタリング」や、窯業原料粉の表面を摩密度）も機能に強く影響する。たとえば、
見かけのシェ

砕し化学活性を得る「無焼成セラミックス」などが挙

ル密度が低いと、おそらくシロキサン結合断絶でフォげられる。以上のように、今後は焼成セラミックスの

ノン散乱の障壁となり、断熱性が高くなる。これらの一部が「セラミックスのような物」で変わっていくと重畳現象として、中空粒子 / ポリマー複合材料の熱伝考えられる。

導率は、空気より優れた 0.019 W / m・K を示した。
中空ナノ粒子の構造設計は、この効果を生み出すために非常に重要である。本論文では、中空ナノ粒子の構― 52 ―

研究業績：先進材料設計研究部門・材料創製研究グループ“ Emulsion templating of poly（ acrylic acid ）by

造と幅広い用途の設計方法と将来展望を示した。

かかるプロセスであり、望ましくない粒子成長を引き

ammonium hydroxide/sodium hydroxide aqueous
m i x t u re f o r h i g h - d i s p e r s e d h o l l o w s i l i c ananoparticles”
C. Takai-Yamashita, M. Ando, M. Noritake, Hadi
Razavii Khosroshahi, M. Fuji
Advanced Powder Technology: The 30th Anniversary
Collection, 322-329, 2020
NH3、NaOH 混合塩基を用いたエマルションテンプ

起こす可能性もあることから、低温焼結などの方法がレート法により、水のみでテンプレート除去可能なシ試みられている。本論文は、「非焼成凝固プロセス」

リカナノ中空粒子迅速合成法を提案した。熱分析及びと呼ばれる粉末凝固プロセスという新しい概念の解説をする。非焼成凝固プロセスの主な概念は、機械的粉SAXS 曲線からテンプレートが PAA と NH4+ イオンの相互作用で形成し、NaOH が優先的な触媒として砕によって粒子の表面を活性化し、活性化された表面

シリカシェル形成を促進することを明らかにした。

“Non-firing solidification: A new room temperatureceramics processing”
Hadi Razavi Khosroshahi（Sena）, T. Sato, M. Fuji
Advanced Powder Technology: The 30th Anniversary
Collection, 234-238, 2020
セラミックス合成において、焼結は高コストで時間のの接合によって粒子を固めるというものである。この方法は主に室温で行われ、酸化物や非酸化物を含む幅“Synthesis of ultra-small hollow silica nanoparticles

広 い 材 料 に 適 用 で き る。 本 論 文 で は モ デ ル と し てを調べるために、表面が OH で終端されている b- ト

using the prepared amorphous calcium carbonate
in one-pot process”
Y. Nakashima, C. Takai, Hadi Razavi Khosroshahi,
Walaiporn Suthabanditpong, M. Fuji
Advanced Powder Technology: The 30th Anniversary
Collection, 330-334, 2020

リジマイトシリカの分子動力学（MD）シミュレーショ

本研究では、炭酸カルシウムを用いた微細な中空シリンモデルを適用した。粒子間結合、ならびに粒子間のカ粒子の合成手法の提案を行った。炭酸カルシウムの三重会合点およびネッキングは、透過型電子顕微鏡法

微細粒子は、溶液中で不安定であるため、テンプレー

によって確認された。

トとして使用するのは困難である。そこで、メタノー

SiO2（シリカ）を採用し、表面活性化前後のラジカル
中心を電子常磁性共鳴（EPR）で調べる。プロセス中のシリカ表面への水の吸着量も、活性化の指標として観察される。粒子表面のメカノケミカル活性化の影響

ル中で炭酸カルシウムを合成し、表面にメタノールを吸着させることで微細粒子の安定化をし、中空シリカ
粒子のテンプレートとすることで、ワンポットでの微細中空シリカ粒子の合成に成功した。

＜その他＞

セラミックスの高機能化と製造プロセス革新 国立研「粉体研究者一覧」
藤究開発法人科学技術振興機構、11-12、2020

正督

粉体技術総覧、264、2020“Preface”「Ⅱ無焼成・低温焼成技術

無焼成セラミックスプロセスの解析とそれに基づく革新的材料の創生」
藤正督― 53 ―

M. FujiAdvanced Powder Technology: The 30th Anniversary
Collection, 1, 2020

研究業績：先進材料設計研究部門・材料創製研究グループ＜口頭発表＞「ポリアクリル酸 /NH3aq./NaOHaq. により形成された「リアルなシリカ表面とは？」藤正督・瀬奈ハディ・佐藤知宏・高井千加

エマルジョンを用いた中空シリカ粒子の合成」

粉体工学会春期研究発表会、2020 年 5 月 26 日、Web

野尻凌平・安藤雅文・高井千加・藤本恭一・藤開催（招待講演）第 71 回コロイドおよび界面化学討論会、2020 年 9

正督

月 14-16 日、Web 開催「無機粒子テンプレート法を用いたハイブリッドシリカ「遊星ボールミルにより分散した CNF ゾルの微構造と中空粒子の合成」
野尻凌平・樽谷圭栄・高井千加・藤

表面物性」

正督

粉体工学会春期研究発表会、2020 年 5 月 26 日、Web

馬渕裕也・高井千加・大矢

開催

第 71 回コロイドおよび界面化学討論会日本化学会コ

豊・仙名

保・藤

正督

ロイドおよび界面化学部会、2020 年 9 月 14-16 日、

Web 開催「球状バテライト粒子を用いたサブミクロンシリカ中空粒子の合成」
正督“ Synthesis and Application of Silica Hollow

粉体工学会春期研究発表会、2020 年 5 月 26 日、Web

Particles”
R. Nojiri, Y. Tarutani, M. Tani, C. Takai, M. Fuji
Australasian Colloid and Interface Society, Australia
Japan Colloid Symposium, 17-18 September, 2020, Web

前原万純・藤本恭一・冨岡達也・高井千加・藤開催「メカニカル分散したセルロースナノファイバーゾルの微構造と表面物性」
正督“ Microstructural and surface properties of

粉体工学会春期研究発表会、2020 年 5 月 26 日、Web

mechanically dispersed cellulose nano fiber
aqueous sol”
C. Takai-Yamashita, Y. mabuchi, M. Senna, Y. Ohya,
M. FujiMaterials Science and Engineering Congress（MSE）,
22-24 September 2020, Web

馬渕裕也・高井千加・大矢

豊・仙名

保・藤

開催
「摩砕処理前後のシリカ表面」
藤正督・瀬奈ハディ・佐藤知宏・高井千加

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、

2020 年 9 月 2-4 日、Web 開催「硫酸ナトリウム十水和物を内包した潜熱蓄熱シリカ粒「中空シリカ粒子を用いた高効率広拡散膜の作製」
野尻凌平・谷将成・高井千加・藤

子の合成」

正督

野尻凌平・新海息吹・藤本恭一・高井千加・藤正督

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、

日本化学会秋季事業 第 10 回 CSJ 化学フェスタ 2020、2020 年 9 月 2-4 日、Web 開催

2020 年 10 月 20-22 日、Web 開催「機械的外力により分散した CNF ゾルの微構造と表面「固体潤滑剤含有セラミックスの作製を可能とした低温
固化技術」

物性」
馬渕裕也・高井千加・大矢

豊・藤

正督・仙名

野尻凌平・Hadi Razavi Khosroshahi・藤保

正督

日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、

粉体粉末冶金協会 2020 年秋季大会（第 126 回講演大2020 年 9 月 2-4 日、Web 開催会）、2020 年 10 月 27-29 日、Web 開催「岐路に立つセラミックス - 何ができるか？何をすべきか？-」「中空シリカ粒子を用いた高効率光拡散膜の作製」
野尻凌平・谷将成・高井千加・藤

正督

藤

正督

日 本 セ ラ ミ ッ ク ス 協 会 第 33 回 秋 季 シ ン ポ ジ ウ ム、岐 阜 県 セ ラ ミ ッ ク ス 研 究 所 〜 研 究 成 果 発 表 会 〜、2020 年 9 月 2-4 日、Web 開催

2020 年 11 月 12 日、岐阜

― 54 ―

研究業績：先進材料設計研究部門・材料創製研究グループ

表会、2020 年 11 月 28 日（開催中止、要旨提出をもっ「電気泳動による微粒子濃縮挙動の検討」
岩田修一・藤正督・伊藤大志・田口虎之介て発表成立）

日本機械学会 第 98 期流体工学部門講演会、2020 年

11 月 11-13 日、Web 開催「ポリアクリル酸テンプレート法で合成した中空シリカ
ナノ粒子含有 CNF 薄膜の作製と断熱特性評価」「無焼成セラミックスモデルとしてのシリカ界面の反応

加藤孝典・藤本恭一・藤正督

久保田敦斗・佐藤知広・齋藤賢一・藤 正督・高井千加・

2020 年度日本セラミックス協会東海支部 学術研究発
表会、2020 年 11 月 28 日（開催中止、要旨提出をもっ瀬名ハディ・宅間正則・高橋可昌て発表成立）

に関する分子動力学法」

日本機械学会 第 28 回機械材料・材料加工技術講演会「シリカ系無焼成セラミックス /CNT 複合体の作製と（M&P2020）、2020 年 11 月 19 日、Web 開催

マイクロ波吸収発熱特性」「ボールミルを施したシリカ表面の構造分析」

矢久保怜奈・瀬奈ハディ・石原真裕・堀田禎・藤野尻凌平・Hadi Razavi Khosroshahi・佐藤知広・高

正督

井千加・藤

2020 年度日本セラミックス協会東海支部 学術研究発
表会、2020 年 11 月 28 日（開催中止、要旨提出をもっ正督2020 年日本表面真空学会 学術講演会、2020 年 11 月
19-21 日、Web 開催「中空シリカ粒子の合成を目指した炭酸カルシウムテンて発表成立）「中空粒子の光学特性を活かした LED デバイスの作製」

プレートの合成」

野尻凌平・谷将成・高井千加・藤正督

第 26 回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム

2020 年度日本セラミックス協会東海支部 学術研究発
表会、2020 年 11 月 28 日（開催中止、要旨提出をもっ（FB26）、2020 年 11 月 26-27 日、Web 開催て発表成立）

野尻凌平・堀雅弘・高井千加・藤本恭一・藤正督「球状バテライト粒子を用いたサブミクロンシリカ中空「シリカ表面の真実とその利用」

粒子の合成」
前原万純・藤本恭一・冨岡達也・高井千加・藤藤正督

環境調和材料研究会、2020 年 12 月 16 日、Web 開催

正督

2020 年度日本セラミックス協会東海支部 学術研究発＜受賞＞「粉体工学会春期研究発表 奨励賞」

「名古屋工業大学基金 学生研究奨励 副学長表彰（学術

野尻凌平

部門）
」

2020 年 5 月 26 日、オンライン

野尻凌平

2021 年 3 月 8 日、名古屋工業大学― 55 ―

研究業績：先進材料設計研究部門・材料機能研究グループ／先進材料設計研究部門・材料設計研究グループ

先進材料設計研究部門・材料機能研究グループ＜発表＞「強磁性亜鉛フェライト薄膜の有機金属分解法による合「強磁性亜鉛フェライトの合成と磁気及び磁気光学特性」

成プロセス」

安達信泰・新海圭亮・中田勇輔

新海圭亮・中田勇輔・安達信泰

第 44 回日本磁気学会 学術講演会、2020 年 12 月 15 日、日本セラミックス協会 第 33 回秋季シンポジウム、Web 開催2020 年 9 月 2 日、Web 開催「亜鉛フェライト薄膜の磁気特性におけるコバルト置換“Synthesis of ferromagnetic Zinc Ferrite films by効果」

Metal Organic Decomposition technique”
S. Keisuke, Y. Nakata, N. Adachi
MRM Forum 2020, 7-9 December, web安達信泰・中田勇輔・新海圭亮
日本セラミックス協会 2021 年年会、2021 年 3 月 23 日、

Web 開催先進材料設計研究部門・材料設計研究グループ＜論文＞

形式と、その 2 次近似形式を明らかにし、従来用い

Powder Diffr. 35, 166–177（Jul. 2020）.
熱電子放出源としてタングステン（W）フィラメント
を用いる Philips 社製ガラス封入管銅（Cu）ターゲッ
ト X 線源と、ニッケル（Ni）箔フィルターを用いて観測された粉末回折データにみられる Cu Kα2, Cu K
β, W L ピークと Ni K- 吸収端構造、さらに Philips
社製封入管特有の Ni Kαピークを、高速フーリエ
Fourier 変 換 を 用 い た 逆 畳 み 込 み 的 な 方 法
deconvolutional method により取り除く手法を示しられていたシンチレーション計数器などゼロ次元検出

た。また、軸発散収差と平板試料収差、試料透過性収器を用いる場合との違いを明確にした。また 2 次近差の 4 次までのキュムラントの数学的な表現を明ら似に基づいた赤道収差関数の代数的な表現を求めた。

かにした。伝統的に用いられた装置設計のデザインでさらに 2 次近似収差関数の 4 次までの次数のキュム

は、これらの装置収差の影響がほぼ拮抗し、結果的にラントの表現を求め、その形状の特徴を明らかにした。

比較的広い範囲で回折角に強く依存しない性格を持つ“Equatorial aberration of powder diffraction datacollected with an Si strip X-ray detector by acontinuous-scan integration method”
T. IdaJ. Appl. Crystallogr. 33, 679–685（Jun. 2020）.
Si ストリップ X 線検出器（SSXD）の連続走査積算（CSI）測定によって収集される粉末回折データについて、赤道収差の影響を表現する幾何学的に厳密な数学ことを示した。逆畳み込み的な方法を 20 年以上交換“ Application of deconvolutional treatment to

せず使い続けた X 線管球を用いて約 10 日間をかけて

powder diffraction data collected with a BraggBrentano diffractometer with a contaminated Cutarget and a Ni filter”
T. Ida

収集した標準 Si 粉末試料（NIST SRM640d）につい― 56 ―て測定された粉末回折データに適用し、不要な寄生ピークを除去するために有効であることを示した。

研究業績：先進材料設計研究部門・材料設計研究グループ／地域連携グループ「一次元ストリップ型 X 線検出器の連続走査積算測定（CSI）測定によって収集される粉末回折データについにおける赤道収差」て、有限な SSXD のサイズの影響がどのように現れ井田

るかについて明らかにした。数学的な形式を導出する

隆

名古屋工業大学先進セラミックス研究センター年報,

過程について解説し、過去の類似研究との相違につい8, 1–7（July, 2020）て示した。

Si ストリップ X 線検出器（SSXD）の連続走査積算＜著書＞「X 線回折法」
井田

化学分析を目的とした粉末 X 線回折法について、装隆置の選定と維持、実験操作、同定・定性分析、定量組「機器分析ハンドブック 3 固体・表面分析編」化学同人,

成分析の具体的な方法について解説した。

第 7 章（2021 年 3 月）

＜発表＞

“Equatorial Aberration for Powder Diffraction Data

「シリコンストリップ型 X 線検出器の連続走査積算にCollected by Continuous Scan of a Silicon Strip
X-ray Detector”
T. IdaDenver X-ray Conference（Virtual Conference）, 2-6
August, 2020, webより収集された粉末回折データにおける赤道収差」
井田隆

日本結晶学会年会、2020 年 11 月 27-28 日、オンラ
イン会議

地域連携グループ＜論文＞“ Thermally-Induced Activation of Mixed-Phase

励起活性化の特性を検討するとともに、P25 を用いた

Titanium Dioxide（P25）and Oxidation Activity for
Gaseous Organic Compounds”
T. Ihara, H. Nishikawa, H. Ishida, Y. Kobayashi, S.
Takahashi
Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan,
27, 227-232（2020）
アナターゼ・ルチルの混合相酸化チタン（P25）の熱

ガス状有機化合物の酸化分解活性を調べた。加熱下― 57 ―

XPS 測定の結果より、P25 で、300-500 ℃において、Ti3+ の生成と酸素欠陥の生成が認められた。400℃までの加熱下 ESR でシグナルが認められなかったが、ガス状アセトアルデヒド、トルエンの酸化分解活性はアナターゼ単一相の場合とほとんど同等であった。

研究業績：地域連携グループ「第 1 尿ナトリウム / カリウム比のトレンドを用いた食塩摂取量評価法の検討」
加藤

匠・井須紀文・青山敬成・嶋津季朗・塚原丘美

日本未病学会雑誌 Vol.26, No.2, 1-8（2020）、3-methacryloxypropyl
phosphorylcholine（MPC）
t r i m e t h o x y s i l a n e （ M P T M S i ）、 お よ び 3 （methacryloyloxy）propyl-tris（trimethylsilyloxy）
silane（MPTSSi）から構成される共重合体ポリマー薄膜

高血圧症の患者の日々の食塩摂取量を評価できる簡便の膜厚と剛性が細菌の付着性に及ぼす影響について実験なシステムは未だ確立されていない。そこで、本研究を行った。コーティング溶液のポリマー濃度を変更する

では随時尿中 Na/K 比から食塩摂取量を評価できる方ことにより、薄膜の厚さ（5 〜 90 nm）と剛性の調整を行っ法の確立を目的として、連続した複数日間の第 1 尿た。すべてのポリマー薄膜は、黄色ブドウ球菌および緑Na/K 比をトレンドとして用いる食塩摂取量評価法について検討を行った。その結果、第 1 尿 Na/K 比は個膜の厚さと剛性の影響を受けた。この事から、薄膜の機

人差が大きく、幅広い範囲の人を対象とした食塩摂取

械的特性は、細菌の付着を決定する影響力のある要因の量評価は困難であるが、個人単位においては、複数日

1 つであることが示唆された。

膿菌の付着を阻害し、特に黄色ブドウ球菌の付着は、薄間の第 1 尿 Na/K 比の平均値から前日の食塩摂取量の“Fabrication and Characterization of Porous Silica/「多」・「少」を予測できる可能性が示唆された。
“Direct Production of Hydrogen-Rich Gas and/or

Pure-Hydrogen with High-pressure from Alcohol/
water/metal-powder Mixture at Low Processing
Temperature,”
S. Deguchi, N. Kobayashi, N. Isu, M. Ito
Int. J. Hydrogen Energy, Vol. 45, Issue4, 2513-2526,（2020）
バイオエタノールからの水素合成を目的として、15MPa の耐圧装置を用い 473 〜 723K でアルコール /水 / 金属粉末混合物から高圧高濃度水素ガスの生成実

Carbon Nanotube Composite Insulation,”
N. Shioura, K. Matsushima, T. Osato, T. Ueno, N. Isu,
T. Hashimoto, T. YanaMRS Advances, Vol. 5, 1791–1798（2020）
高効率のエネルギー利用には高性能断熱材が必要であり、本研究では、単層カーボンナノチューブ（CNT）/
カルボキシメチルセルロースナトリウム（CMC）によって結合されたシリカ（SiO2）粒子系の新断熱材の検討を行った。CNT は優れた機械的特性を持ち、電磁波を吸収する能力があるため、輻射熱伝達を抑制するが、凝集しやすいため分散させるための制御が必要とな験を行った。金属粉末としてアルミニウム、コバルト、る。そこで、かさ密度の低い CNT/CMC スポンジを調鉄、マグネシウム、ニッケルを用いたが、アルミニウ

製し、SiO2 粉末と混合し、粉末混合物をプレスする方

ムが 60.0 wt ％のメタノール / 水およびエタノール /法について検討を行った。サンプル成形体の熱伝導率

水溶液からの高濃度水素ガス生成に最適な添加金属でを調べた結果、CNT/CMC スポンジと SiO2 粒子からあることがわかった。723K での 60.0wt％のメタノーなる成形体は、従来のガラス繊維成形体と比較して、

ル / 水とアルミニウム粉末の混合物から、10.0MPa

優れた機械的特性だけでなく、優れた断熱特性を示しの純粋な水素が 24.9LN/（dm2min）の高い生成速度た。これら新素材の最低熱伝導率は 0.024W･m-1･K-1で生成された。メタノール中の炭素は、反応により固であり、高性能発泡プラスチック断熱材と同等の熱伝体の高級炭化水素と、ベンジルアルコールおよびトル導率が得られた。

エンの有機液体残留物として固定され、メタノール /水溶液からのほとんどすべての酸素はアルミニウム化“ Crystal structural, thermal, and mechanical

合物として固定された。また、生成されたすべての高properties of Yb2+xTi2–xO7–x/2 solid solutions”
K. Asai, M. Tanaka, T. Ogawa, U. Matsumoto, N.
Kawashima, S. Kitaoka, F. Izumi, M. Yoshida, O.
Sakurada
J. Solid State Chem., 287, 121328（2020）
1673 K で ア ニ ー ル し た 固 溶 体 Yb2+xTi2–xO7–x/2（x =0.05~1.02）の結晶構造と熱・機械的性質について研究した。粉末 X 線回折データのリートベルト・MEM

濃度水素ガスは、高分子電解質燃料電池を 24 時間以上駆動せることが確認された。
“Study on Bacterial Anti-adhesiveness of Stiffness

and Thickness Tunable Cross-linked Phospholipid
Copolymer Thin-film,”
Z. Lu, E. Mondarte, K. Suthiwanich, T. Hayashi, T.
Masuda, N. Isu, M. Takai
ACS Applied Bio Materials, Vol.3, No.2, 1079-1087（2020）

解析により、x ≤ 0.43 と 0.63 ≤ x ≤ 0.8 の固溶体はそれぞれ Yb2Ti2O7 に基づくパイロクロア型と Yb2TiO5に基づく欠陥蛍石型の構造を持ち、x  1.02 では欠材料表面への細菌の付着は、多くの分野、特に医療機器

陥蛍石型と Yb2O3 に基づくビクスビ鉱型の相が共存で重大な問題であり、本研究は、2-methacryloyloxyethylすることが判明した。陽イオンサイトにおける異方的― 58 ―

研究業績：地域連携グループ造モデルとして採用したパイロクロア型構造は第一原

x  0.05, 0.53, 0.63, 0.69 の試料における熱膨張係数、
熱伝導率、ヤング率の x 依存性は密度と酸素欠陥のよ理計算で求めた欠陥生成エネルギーと一致していた。

うな構造的特徴の変化により説明できる。

な電子密度分布は相境界付近で一層顕著になった。構

＜ 総 説 ・解 説 ・報 文 ・そ の 他 ＞「キッチンの変遷 〜古代、近代、サステナブルデザイン〜」ンとなった。キッチンシンクの素材はコンクリート、

井須紀文

亜鉛、鉄板から、高度成長期にはステンレス、現代で日本 AEM 学会誌, Vo.28, No.1, 19-22（2020）

は樹脂へと変化を続けている。今後、持続可能な社会

古代から近代までのキッチンの変遷について述べた。

の実現に必要となる地球環境と人を考えたものづくり

高度成長期に誕生したステンレス製流し台は、現在でのサステナブルデザインについて、住宅用設備・材料

は種々の多機能部材をビルトインしたシステムキッチを事例として述べた。

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