RESEARCH
研究内容

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化学工学(木田研究室)

Chemical engineering

分子レベルでの反応機構解析から実規模装置を用いた実用化研究に至るまで幅広い研究 フィールドと関わりがある重要な学問・研究分野です。本学科では、「環境・エネルギー」、「機能材料合成プロセス」、「バイオマス」、「デバイス」、「リサイクル」、「天然物」をキーワードとして、ナノ材料合成技術、機能デバイス開発、超臨界流体利用技術、バイオマス有効利用技術、省エネルギープロセス、天然物回収プロセスなど多方面の研究を進めています。

機能材料を用いたデバイス開発

化学反応プロセスを統合・システム化することで化学反応に基づくデバイスの開発が可能になります。本学科では、新しい化学機能デバイスの創製を目指し、機能材料の設計・合成から構造物性等の解析、デバイス構築と特性評価にいたる広い範囲で検討を行い、研究を展開しています。

1.環境計測ガスセンサ
大気環境保全のためには汚染物質の排出をできるだけ低減し、浄化するような新しい技術や化学プロセスの開発が重要です。
また、それと同時に大気への汚染物質の排出や汚染の実態を容易に計測できるセンサが開発されて初めて有効な解決法が見出されると考えています。現在、ガス吸着によってキャリア濃度が大きく変化するナノサイズの酸化物半導体や、固体内をイオンが電導できる固体電解質を用いることで、小型かつ安価で、リアルタイム計測によるフィードバック制御が可能なセンサの開発を試みています。
2.ナノ結晶太陽電池
高品質な半導体ナノ結晶の合成とその塗布による化合物半導体薄膜の製造プロセスについて検討中です。通常、化合物半導体薄膜は真空プロセスによって作製されますが、塗布法は高価な装置を使わずに成膜できるため実用上のメリットが大きいという利点があります。しかし、単純に半導体ナノ結晶を塗布するだけではデバイスに応用できるレベルの半導体膜は得られないため、その高品質化のための要素技術について研究を行っています。塗布型ナノ結晶太陽電池

超臨界および亜臨界流体を利用した分離および反応プロセスの開発

本学科では、臨界温度及び臨界圧力近傍の領域の超臨界流体及び亜臨界流体を利用した分離及び反応プロセスの開発が行われています。
超臨界二酸化炭素や亜臨界水を溶媒として様々な天然物から有用物の回収を目的として研究を進めています。超臨界二酸化炭素と水の性質を利用し、極性物質及び無極性物質の同時抽出について理論モデルによる抽出過程の解析と抽出効率の最適化研究などを行っています。
亜臨界及び超臨界流体を用いて石油に変わる資源である「リグニン」や「ビチュメン」等の実用化を目的として研究を進めています。
「リグニン」の加水分解反応経路の策定や「ビチュメン」のモデル物質の亜・超臨界水反応を通じて反応経路の検討を行っています。さらに、電気化学反応、マイクロ波、放電プラズマなどを亜臨界・超臨界反応場に導入することにより、これまでとは全く異なる革新的な物質変換技術及び分離プロセスを創出することを目指し研究開発を進めています。

超臨界および亜臨界流体を利用した分離および反応プロセスの開発

天然物からの有価成分の分離回収