化石燃料の大量消費と環境問題の解決のためのエネルギーキャリア
キーワード

地球温暖化防止、エネルギーキャリア、カーボンフリー燃料の燃焼、水素、アンモニア赤松 史光 AKAMATSU Fumiteru
機械工学専攻 教授

熱流動態学講座 燃焼工学領域 赤松研究室

ここがポイント！【研究内容】
私たちが利用しているエネルギーの約 9 割は、石油、天然ガス、石炭などの化石燃料を燃焼させることによって生み出されています。しかしながら、近年、化石燃料の大量消費により、地球温暖化などの地球規模の環境問題が起こっています。この問題を解決するために、太陽光、太陽熱、風力等の再生可能な自然エネルギーを用いて製造される水素・アンモニア等のカーボンフリー燃料への燃料転換に伴って必要となる高度な燃焼制御に関する研究開発を推進しています。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL

地球温暖化防止、エネルギーキャリア、カーボンフリー燃料の燃焼[1] Kenta Kikuchi, Toru Motegi, Tsukasa Hori, and Fumiteru Akamatsu, International Journal of Hydrogen Energy (2022)[2] 赤松史光, 環境技術学会誌, Vol.51–No.1, (2022年1月号), pp.49–54.
[3] 赤松史光, 日本エネルギー学会機関誌, Vol.100–No.6, (2021年11月号), pp.716–724.
http://www-combu.mech.eng.osaka-u.ac.jp/

もったいない工学

ウキクサ－微生物共生系を利用した水質浄化・バイオマス生産技術
キーワード

ウキクサ科植物、PGPB(Plant Growth-Promoting Bacteria)、水質浄化、バイオマス生産

池 道彦 IKE Michihiko

環境エネルギー工学専攻 教授

環境資源・材料学講座 生物圏環境工学領域 池研究室

ここがポイント！【研究内容】
水生植物ウキクサを用いて、排水や汚濁水中の窒素、リン等を除去する環境調和型水質浄化技術を開発しています。根圏に棲息する微生物との共生関係により、難分解性有害化学物質の分解も可能であることが分かってきました。水質浄化に伴って生じるウキ
クサバイオマスは資源価値も高く、同時にカーボン・ニュートラ
ルな資源の生産が行える Co-benefit 技術として脱炭素に貢献する高いポテンシャルも有しています。植物成長促進細菌（PGPB）を活用することで、水質浄化・バイオマス生産の効率をアップさせることが技術開発の “ 鍵 ” となっています。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL
52

Osaka University

環境保全・浄化、資源循環、エコテクノロジー[1] 池・平田監『植物機能のポテンシャルを活かした環境保全・浄化技術』シーエムシー (2011)[2] Ishizawa et al., Chemosphere, 238, 124682 (2020)[3] Toyama et al., MPMI, 35(1), 28–38 (2022)
http://www.see.eng.osaka-u.ac.jp/seewb/seewb/ikelab/

地圏環境の低環境負荷型利用・創成システムの開発
キーワード

資源循環、土壌・地下水汚染、廃棄物処分、固液界面反応

乾 徹 INUI Toru
地球総合工学専攻 教授

社会基盤工学講座 地盤工学領域

ここがポイント！【研究内容】

地圏は社会基盤施設の建設、食料生産、地下水涵養、資源開発などの場として利用されてきました。その持続可能な利用を図るために、地圏をフィールドとする資源の循環利用、有害廃棄物の処分に関する技術やシステムの開発、地圏の健全な物質循環の維持と環境保全、防災といった広範なテーマに対して、地盤を構成する粘土等の材料と水の固液界面で生じる様々なプロセスの分析、評価に基づいた基礎・応用研究と、その社会実装を実施しています。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL

インフラ、廃棄物管理、低炭素社会の実現[1] 片山ら, 地盤工学ジャーナル, 10.3208/jgs.15.675, 2020.
[2] Mo et al., Soils and Foundations, 10.1016/j.sandf.2020.05.007, 2020.
[3] Inui et al., J. Geotech. & Geoenv. Engrg., 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000507, 2011.
http://www.civil.eng.osaka-u.ac.jp/soil/

もったいない工学

核融合エネルギー開発における炉壁材料の研究とその応用
キーワード

核融合エネルギー、プラズマ材料相互作用、タングステン、ナノ繊維構造

上田 良夫 UEDA Yoshio

電気電子情報通信工学専攻 教授

先進電磁エネルギー工学講座 プラズマ生成制御工学領域 上田研究室

ここがポイント！【研究内容】
核融合プラズマとそれを取り巻く炉壁材料（特に、タングステン系材料）の相互作用を研究しています。核融合プラズマは水素同位体、ヘリウム等の元素により構成されており、これらが材料に照射された際の材料中の水素同位体挙動やヘリウム照射影響（ナノ繊維構造発生など）、および熱負荷影響を研究し、炉壁材料の最適化や核融合炉の周辺プラズマの制御などに資する成果を得ています。また、これらの知見をもとに、ナノ繊維構造を利用した高感度ガスセンサへの応用や、応用プラズマと機能性材料の相互作用研究なども行っています。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL

エネルギー開発、表面機能材料（触媒、センサ、など）、プラズマ応用[1] Y. Ueda et al., Nucl. Fusion 57 (2017) 092006.
[2] Y. Ueda et al., Fusion Eng. Des. 89 (2014) 901.
[3] Y. Ueda et al., J. Nucl. Mater. 386-388 (2009) 725.
http://www.eie.eng.osaka-u.ac.jp/~supraweb/
2022 研究シーズ集 教 授 版

53脱炭素・海洋プラごみ問題解決に貢献するバイオプラスチック
キーワード

バイオプラスチック、バイオマスプラスチック、
海洋生分解性プラスチック、熱可塑性デンプン

宇山 浩 UYAMA Hiroshi
応用化学専攻 教授

物質機能化学講座 高分子材料化学領域 宇山研究室

ここがポイント！【研究内容】
近年、脱炭素社会構築に向けたプラスチックの資源循環が社会的に求められている。宇山研究室はカーボンニュートラルに貢献するバイオマスプラスチックや廃棄時の環境負荷を低減する生分解性プラスチックの実用化に向けた産学連携研究を積極的に推進している。植物油脂の良さを引き出した機能性コーティング材料を屋根用塗料として実用化するとともに、独自開発の熱可塑性デンプンと生分解性プラスチックのブレンドを基盤とする海洋生分解性バイオマスプラスチックの開発プラットフォームを⽴上げ、製品試作に取り組んでいる。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL

プラスチック、包装材料、日用品[1] Uyama, Hiroshi, Polymer Journal 2018, 50, 1003–1011, doi: 10.1038/s41428-018-0097-8[2] Uyama, Hiroshi et al., Chemical Reviews 2016, 116, 2307–2413, doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00472[3] 宇山浩ら, ポリ乳酸樹脂組成物およびポリ乳酸樹脂用添加剤, 特許5057874
http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~uyamaken/

もったいない工学

都市エネルギーシステムの脱炭素化と民生部門エネルギー需要予測シミュレーション
キーワード

都市エネルギーシステム、地球温暖化緩和策、建築・都市設備、エネルギー需要科学

下田 吉之 SHIMODA Yoshiyuki
環境エネルギー工学専攻 教授

共生エネルギー学講座 都市エネルギーシステム領域

ここがポイント！【研究内容】
住宅・建築・地域冷暖房・スマートグリッドなどから構成される都市エネルギーシステムのモデル化と電力ロードカーブ予測、エネルギーマネジメントへの応用。民生部門最終需要モデルを用いた国や自治体の温室効果ガス排出予測と削減対策の⽴案支援。建築・住宅・地域冷暖房プラントのエネルギー消費データ分析とそれを基にした省エネルギー対策の⽴案。都市計画とエネルギー計画を融合したカーボンニュートラルのまちづくり。情報技術を応用したスマート建築の計画。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL
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Osaka University

地球温暖化対策計画の⽴案支援、スマートグリッドの計画、省エネルギービジネスの展開[1] 下田「都市エネルギーシステム入門」学芸出版社(2014)[2] Shimoda et al., Applied Energy 303 (2021) 117510[3] Shimoda et al., Renewable and Sustainable Energy Reviews 132 (2020) 110051
http://www.see.eng.osaka-u.ac.jp/seeue/seeue/

数千メートルの長さを有する
ドリルパイプの潮流中挙動の推定
キーワード

海洋掘削、ドリルパイプ挙動、ANCF、CFD

鈴木 博善 SUZUKI Hiroyoshi
地球総合工学専攻 教授

船舶工学講座 船舶海洋流体工学領域

ここがポイント！【研究内容】• 石油やガスの探査や、海底鉱物やメタンハイドレイトなどの新たな資源探査、および地震の発生メカニズム解明などの科学調査を目的とした海洋掘削が盛んに行われています。
• 海洋掘削のうち潮流中を回転させることで海底を掘削する数千メートルの長さのドリルパイプの運動シミュレーションを柔軟多体系のシミュレーション手法である ANCF と CFD を用いて行っています。
• 海洋掘削の安全性向上および効率向上への貢献のため研究を行っています。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL

海洋工学、海洋資源開発[1] T. Inoue, H. Suzuki, et al., Proc. of the ASME 2017 36th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, 2017.
[2] 鈴木博善ら、ドリルパイプの水中挙動に関する実験的・数値的研究、日本船舶海洋工学会講演会論文集27号, 2018
http://www.naoe.eng.osaka-u.ac.jp/naoe/naoe7/student/

もったいない工学

電池デバイスにおける究極の電極構造を解明して実現する
キーワード

燃料電池、フロー電池、その場計測、数値解析、新規材料とデバイス

津島 将司 TSUSHIMA Shohji
機械工学専攻 教授

熱流動態学講座 エネルギー反応輸送学領域 津島研究室

ここがポイント！【研究内容】
燃料電池、フロー電池などの次世代エネルギー変換デバイス、ならびに、イオン・電子・分子の輸送促進・分離・濃縮・捕集のための新規材料の開発と高性能化に向けて、材料の創製からデバイスの性能評価・解析までを一貫して行っています。独自のその場計測技術に加えて、電気化学反応輸送場を対象とした数値解析手法を開発することで、それぞれの過程における反応輸送現象の解明と理論性能上限の追求を進め、本質的な課題の抽出と解決のための研究に取り組んでいます。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL

燃料電池、フロー電池、エネルギー変換デバイス[1] 電池デバイスにおける究極の電極構造を目指して, 伝熱, 59(248), (2020), 33–39.
[2] ナノ・マイクロ多孔質場の形成と制御, 生産と技術, 68(3), (2016), 62–65.
[3] 電極相界面極限利用を実現するレドックスフロー電池, 伝熱, 55(230), (2016), 41–50.
http://www-ene.mech.eng.osaka-u.ac.jp/index.html
2022 研究シーズ集 教 授 版

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フューチャー・デザインの理論・方法論深化と産学官共創による実践
キーワード

フューチャー・デザイン、持続可能社会、将来世代、社会システム、産業技術イノベーション

原 圭史郎 HARA Keishiro

附属フューチャーイノベーションセンター／ビジネスエンジニアリング専攻 教授
産学官共創講座 フューチャー・デザイン領域 原研究室

ここがポイント！【研究内容】

産業界におけるフューチャー・デザイン実践の様子
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL

原研究室では、将来世代に持続可能な社会を引き継ぐための社会の仕組みや社会システムをデザインするフューチャー・デザインを研究対象としており、「将来」の概念を明示的に取り込んだ新たな社会工学の基盤構築を目指しています。また、これらの仕組みや方法論を、政策デザインや社会技術システムの設計に応用すべく、自治体や政府、産業界などのステークホルダーとの共創を通じて、資源エネルギー、カーボンニュートラル、まちづくり、産業技術イノベーションなど多様な分野においてフューチャー・デザイン実践を進めています。

カーボンニュートラル、まちづくり、産業技術イノベーション[1] Hara et al., Sustainability Science, 16(3), 1001–1016, 2021
[2] Hara et al., Sustainability Science, 14(6), 1605–1619, 2019[3] Hara et al., Energy Policy, 87, 240–249, 2015
http://www.cfi.eng.osaka-u.ac.jp/hara/

もったいない工学

電力変換技術と周辺要素技術の融合による再エネ電源主力化の推進
キーワード

パワーエレクトロニクス、スマートグリッド、回路実装、電気電子デバイス

舟木 剛 FUNAKI Tsuyoshi

電気電子情報通信工学専攻 教授

システム・制御工学講座 パワーシステム領域（兼 パワーエレクトロニクス領域）舟木研究室

ここがポイント！【研究内容】2050 年カーボンニュートラル実現には再エネ電源を主力化することが不可欠です。ただし再エネ電源の出力は気象条件などにより不確実かつ変動が大きく、負荷で必要される安定なエネルギー供給には電力の変換・貯蔵と制御が必要となります。このため、エナジーハーベスティングや電力貯蔵に用いるためのパワー半導体やキャパシタ、インダクタなどの電力変換の要素デバイスを開発するとともに、それらを劣悪条件でも故障させない高信頼な回路実装方式や、誤動作を防ぐための EMC 設計を中心に研究を進めています。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL
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Osaka University

スマートグリッド、創エネ、省エネ[1] 舟木剛, 「システムインテグレーションに向けたスイッチングデバイス」, 電学誌, Vol. 140, No. 6, pp. 416–419, 2020.
[2] 井渕, 舟木，「同期整流型DC-DCコンバータにおけるSiCおよびGaNパワートランジスタの電磁雑音源特性評価」, 電学論A, Vol. 140, No. 12, pp. 565–572 (2020).
[3] 特願2019-127344「過渡熱特性解析装置、解析方法及びプログラム」
http://ps.eei.eng.osaka-u.ac.jp/jp/

金属水素化物を用いた放射線遮蔽材
キーワード

水素化物、放射性遮蔽、原子力

牟田 浩明 MUTA Hiroaki
環境エネルギー工学専攻 教授

共生エネルギーシステム学講座 環境エネルギー材料工学領域

ここがポイント！【研究内容】• コンパクトな核融合炉や放射線治療装置をつくるためには、安定かつ高い遮蔽能をもつ中性子・γ線遮蔽材が必要です。しかし中性子の遮蔽には軽元素が、γ線の遮蔽には重元素が向いているという矛盾がありました。本研究では軽元素（水素）－重元素が高密度に化合した金属水素化物に着目しました。
• 金属水素化物は脆いことが課題でした。水素化しない合金と複合化させることにより、破壊靭性、熱伝導率、また水素放出温度が向上することを確かめています。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL

核融合、放射線医療、先進原子炉[1] 特開2021-032712中性子遮蔽材とその製造方法[2] T. Tanaka, H. Muta, et al., Fusion Science Technol, 68 (2015) 705.
[3] H. Muta et al., J. Nucl. Mater, 500 (2018) 145.
http://www.see.eng.osaka-u.ac.jp/seems/seems/

もったいない工学

在室者の健康・快適・知的生産性を実現する
建築室内環境の設計手法に関する研究
キーワード

高効率換気、感染防止、自然エネルギー利用、空気質（IAQ）、室内気流

山中 俊夫 YAMANAKA Toshio
地球総合工学専攻 教授

建築・都市デザイン学講座 建築・都市環境工学領域 山中研究室

ここがポイント！【研究内容】
人にとって、最も身近で重要な環境は、「空気」です。空気の温湿度、空気中に含まれる汚染物質、においなど、室内空気の質IAQ（Indoor Air Quality）は在室者の健康と快適性、さらには知的生産性に大きな影響を及ぼします。快適で清浄な室内空気の維持は人々の健康と幸福にとって不可欠なものであり、空気環境のデザインは建築にとって極めて重要です。人にとってどのような空気が望ましいか？ 効率が高く快適な環境を作る換気方法は？
エネルギー削減に貢献する換気方式は？ 様々な問いに答えるべ
く、研究を進めています。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL

建築設備設計、建築環境デザイン、におい・香り環境設計[1] 床吹き出し空調システムの換気性能に関する研究, 空気調和・衛生工学会論文集, 2006
[2] 見る・使う・学ぶ 新世代の環境建築システム, 技報堂出版, 2016[3] 特許第4962731号, 換気塔利用式自然換気システム及びこの自然換気システム用の導風装置, 2012
http://www.arch.eng.osaka-u.ac.jp/~labo4/2022 研究シーズ集 教 授 版

57

プラズマと電気化学プロセスを用いた難加工材料の超精密加工
キーワード

ワイドギャップ半導体、プラズマ、ECMP、ダメージフリー加工、超精密加工

山村 和也 YAMAMURA Kazuya

物理学系専攻 教授／附属精密工学研究センター センター長
精密工学コース ナノ製造科学領域 山村研究室

ここがポイント！【研究内容】

大気圧プラズマジェットGaNウエハ

プ ラ ズ マ CVM: 非 接 触 な 化 学 的エッチングによりナノ精度の形状をダメージフリーに創成

応用分野
論文・解説等
連絡先 URL

プラズマ援用研磨: プラズマ改質と軟質固定砥粒研磨により高能率ダメージフリー研磨を実現• プラズマ CVM：局所プラズマを数値制御走査することで、任意形状をナノメータの精度で創成できる超精密加工法を開発。
• プラズマ援用研磨：プラズマを照射して表面を改質し、軟質工具を用いて改質層を除去する新しい研磨法を開発。ワイドギャップ半導体（SiC,GaN, ダイヤモンド）や機能性セラミックス材料を高能率かつダメージフリーに研磨可能。
• スラリーレス電気化学機械研磨：導電性材料の表面を陽極酸化し、軟質固定砥粒を用いてダメージフリーに除去するスラリーを用いない低環境負荷の研磨法を開発。単結晶 SiC に対して 10μm/h 以上の研磨レートを達成。

半導体デバイス分野、光学素子製造分野、金型加工分野[1] N. Liu et al., Scientific Reports, 10, p. 19432 (2020).
[2] H. Deng et al., Annals of the CIRP, 64, pp. 531–534 (2015).
[3] 特許第5614677号, 山村, 是津, 「難加工材料の精密加工方法及びその装置」
http://www-nms.prec.eng.osaka-u.ac.jp

もったいない工学

人間の行動特性からみた快適な建築・都市空間の創造・再生
キーワード

建築人間工学、防災計画、郊外住宅地

横田 隆司 YOKOTA Takashi
地球総合工学専攻 教授

建築・都市デザイン学講座 建築・都市人間工学領域

ここがポイント！【研究内容】
建築や都市の空間は構築物だけなく人間の存在が大きいです。その人間の行動特性を踏まえた上での建築や都市の計画を行うための研究を行っています。日常的には人間の快適な滞在空間、非常時には安全な避難空間が求められますし、現存する建築や都市空間を壊してしまうのではなくリノベーションすることで環境にも優しい空間づくりにも取り組んでいます。郊外住宅地においても同様で、住宅のリノベーションのみならず、交流空間の創出についてもハウスメーカーなどと積極的に共同研究を進めています。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL
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Osaka University

地域防災分野、都市再生分野[1] 七野, 末金, 横田ほか：日本建築学会, 地域施設計画研究, Vol.38, 109–118, 2020
[2] 七野, 土井, 横田ほか：日本建築学会, 地域施設計画研究, Vol.39, 281–290, 2021
[3] 伊丹, 伊丹, 横田ほか：日本建築学会, 地域施設計画研究, Vol.37, 69–74, 2019http://www.arch.eng.osaka-u.ac.jp/~labo5/index.html

遺伝子編集技術を利用した環境指標生物の多元的な応用法開発
キーワード

ミジンコ、遺伝子編集、個体群制御、バイオモニタリング

渡邉 肇 WATANABE Hajime
生物工学専攻 教授

生物工学講座 生命環境システム工学領域

ここがポイント！【研究内容】• 遺伝子編集技術をミジンコにつかえる世界で唯一の研究室。
• ミジンコを使って様々なレベルでの応用を目指した研究を推進。
- 遺伝子レベルでは、RNA を用いたノイズの少ない遺伝子スイッチを開発。
- 細胞レベルでは、有用なタンパク質などを効率的に産生するシステムを開発。
- 個体レベルでは、環境水中の有害物質等を蛍光で知らせるミジンコを開発。
- 個体群レベルでは、取り込んだエネルギーの分配に関する遺伝子を解明。
- 共生系のレベルでは、新たな機能を有する微生物を発見。

• 生態系で重要な位置を占めており飼育も簡便なミジンコの可能性を最大限利用し広い分野に役⽴てる。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL

環境、医療・ヘルスケア分野、食品、カーボンニュートラル 等[1] CAG. Perez et al., PLoS Genet., 2021, 17, e1009683.
[2] ND. Nguyen et al., Sci. Rep., 2021, 11, 7326.
[3] Y. Kato et al., Curr. Biol., 2018, 28, 1811–1817. e4.
http://www.bio.eng.osaka-u.ac.jp/ez/

もったいない工学

表面界面科学を基軸とした次世代半導体デバイスの創成
キーワード

パワーエレクトロニクス、ワイドバンドギャップ半導体、光電子融合デバイス、表面界面反応制御

渡部 平司 WATANABE Heiji
物理学系専攻 教授

精密工学講座 先進デバイス工学領域 渡部研究室

ここがポイント！【研究内容】
半導体表面界面の原子構造や反応を理解し、これらを制御する事で、先進的なデバイスの実現を目指します。金属 - 酸化物 - 半導体の積層構造からなる MOS 型デバイスでは、界面物性がデバイスの性能や信頼性を決定します。省エネ社会の構築に向けて、炭化ケイ素や窒化ガリウム MOS 界面の制御を中心に、産学連携を通じて先進パワーデバイスの研究開発に取り組んでいます。一方、情報通信分野においても、既存の集積回路の限界を超える光電子融合デバイスの実現が期待されており、その基盤技術となる新規ゲルマニウム混晶半導体材料の創成とデバイス応用を進めています。
応用分野
論文・解説等
連絡先 URL

電気自動車、情報通信、スマートデバイス開発[1] H. Watanabe, Plenary Talk at ISWGPDs 2022 (F-P1).
[2] T. Kimoto and H. Watanabe, Applied Physics Express 13, 120101 (2020).
[3] H. Watanabe et al., Invited Talk at SSDM 2020 (K-4-01).
http://www-ade.prec.eng.osaka-u.ac.jp/
2022 研究シーズ集 教 授 版

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