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山梨大学Off-Gridマテリアルケミストリー研究ユニット

University of Yamanashi Research Unit: Materials Chemisty for Off-Grid Energy System


　　　

山梨大学Off-Gridマテリアルケミストリー研究ユニット


山梨大学Off-Gridマテリアルケミストリー研究ユニットでは、化学を駆使したエネルギー材料開発を通じ、生活するのに必要な低コスト・高効率かつコンパクトなエネルギーシステムの提供を目指します。大規模送電網から独立したOff-Gridエネルギー社会を実現することで、地球のあらゆる地域で人々が生活し、活躍できる社会を創ります。


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news新着情報


  • ◆研究業績を更新しました。(2021.1.27)


  • ◆藤井一郎助教がEdward C. Henry Awardを受賞しました。(2020.10.5)


  • ◆和田・上野・藤井研究室、広島大学、九州大学の非鉛圧電体に関する共同研究の成果がCommunications Materialsに掲載されました。(2020.10.15)


  • ◆Sangwook Kim研究員がICAE 2019 Best Poster Award (Gold)を受賞しました。(2019.11.7)


  • ◆和田智志教授がICAE 2019 Awardを受賞しました。(2019.11.7)


  • ◆Hyunwook Nam君が「グリーンエネルギー変換工学」第８回国際セミナー Poster Awardを受賞しました。(2019.10.24)


  • ◆山梨大学Off-Gridマテリアルケミストリー研究ユニットのホームページを開設しました。(2017.9.26)


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Concept of our unit研究ユニットの概要


Off-Gridエネルギー社会実現に向けて、自然エネルギーを利用した低コスト環境発電デバイス・低コスト高速蓄電デバイス・高効率エネルギー変換利用デバイスを研究開発し、地域・家庭・個人が独立した自給自足型の小規模エネルギーシステムを所持できる環境を段階的に整え、人類全体の生活教育水準のボトムアップ、持続可能社会の実現に挑戦します。





Unit Organization研究ユニット -組織-


当研究ユニットは3つの開発グループ(環境発電材料開発グループ、蓄電材料開発グループ、エネルギー変換利用材料開発グループ)からなり、和田智志 教授を代表者として、柳博 教授(太陽電池材料)・藤井一郎 助教(圧電発電・アクチュエータ材料)、宮嶋尚哉 准教授(電気二重層キャパシタ)、上野慎太郎 准教授(セラミックキャパシタ)、阪根英人 准教授(蛍光材料)により構成されています。


●環境発電材料開発グループ [和田研究室・柳研究室・藤井研究室]
環境発電とは、エナジーハーべスティング(Energy harvesting)とも呼ばれ、太陽光や振動などの身の回りに存在するエネルギーを利用して発電する方式です。

[化合物太陽電池材料開発]　　現在用いられている太陽電池の原料には、主に高純度のシリコンが用いられており初期投資が高コストとなっています。そこで、安価で豊富に存在する原料から、電子構造の制御された新規化合物半導体を開発することで、低コストで効率的に稼働する太陽電池を提供することを目指します。

[圧電発電材料開発]　　振動などの機械的な力が圧電体に加わると電気が発生します。現在一般的な圧電体には鉛が含まれており、環境への悪影響が懸念されています。そこでドメイン構造などの、圧電特性の起源となる微細構造を精密に制御することで、鉛を含まずかつ高性能な圧電体の開発に取り組んでいます。

●蓄電材料開発グループ [和田研究室・宮嶋研究室・上野研究室]
上に挙げた自然エネルギーを用いた発電では季節や時刻によって発電量が異なるため、このエネルギーを効率的に利用するためには蓄電システムが重要な役割を担います。さらに自然エネルギーを利用した発電においては瞬間的に発電量が変動するため高速応答可能な蓄電システムが必要です。

[電気二重層キャパシタ材料開発]　　電気二重層キャパシタは近年用途が拡大しており、今後到来するEV(電気自動車)社会においてキーとなるデバイスです。その電極材料である活性炭は、現在原料や製造プロセスが限定されているため、安価な原料を用いた代替プロセスを確立することで、コストの低減を目指します。

[セラミックキャパシタ開発]　　セラミックキャパシタは高速動作が求められる電子機器に大量に用いられており、瞬間的な電位の変動を平滑化したりフィルタリングすることが可能です。こうした特徴を持つセラミックキャパシタを大容量化することで、高性能の蓄電材料に応用しようと考えています。

●エネルギー変換利用材料開発グループ [和田研究室・阪根研究室・藤井研究室]
自給自足型のエネルギーシステムにおいては、使用電力を低減することも重要な課題となります。人類が近代的な生活を送るのに欠かせない、照明と情報通信に関連する蛍光材料および圧電材料を取り扱っています。

[新奇蛍光材料開発]　　蛍光体は一般的にエネルギーの高い(波長の短い)電磁波を吸収し、エネルギーの低い(波長の長い)電磁波として放出(発光)する材料です。特に可視光領域で発光する蛍光体はディスプレイや照明などに用いられています。ここではイオン交換を行ったゼオライトから得られる特異な発光に注目し、そのメカニズムを探ることで新たな高効率発光材料を開発することを目指しています。

[鉛フリー圧電材料開発]　　 ドメイン構造などの圧電特性の起源となる微細構造を精密に制御することで、鉛を含まずかつ高性能な圧電体の開発に取り組んでいます。

　　

REVIEWS AND BOOKS総説・著書・解説記事


  • 1) ハロゲン不融化を利用した新しい多孔質炭素の調整法
    宮嶋尚哉
    (独)日本学術振興会炭素材料117委員会、炭素材料科学の進展、p61-66 (2018年10月)


  • 3) ハロゲン不融化を利用した高炭素化収率ポーラスカーボンの合成
    宮嶋尚哉
    西山憲和編、ポーラスカーボン材料の合成と応用(第9章)、シーエムシー出版 (2019年10月)

  • 4) 固相結晶成長法による(K0.5Na0.5)NbO3単結晶の作製と圧電特性評価
    藤井一郎、上野慎太郎、和田智志
    超音波テクノ、Vol.32、No.5、p11-16 (2020年10月)

  • 5) 通常焼結による(K,Na)NbO3系単結晶と透明セラミックスの作製
    藤井一郎、上野慎太郎、和田智志、和田隆博
    セラミックデータブック、Vol.48、p65-70 (2020年12月)

Paper list論文リスト
















































    commun mater.png 和田・上野・藤井研究室と広島大学の黒岩芳弘教授の研究グループ、九州大学の佐藤幸生准教授からなる共同研究グループは、和田・上野・藤井研究室が開発してきた結晶系が立方晶系に見えるにもかかわらず、優れた強誘電性と圧電性を示すセラミック材料の機能発現のメカニズムを大型放射光実験施設SPring-8でのＸ線回折実験により明らかにしました。 本研究成果は、英国の学術出版社であるシュプリンガー・ネイチャーがオープンアクセス・ポートフォリオを拡大するために2020年に創刊した材料系のネイチャー・リサーチ・ジャーナル「Communications Materials」のオンライン版に2020年１０月６日付で掲載されました。





Award受賞







  • 6) IEEE Ultrasonic, Ferroelectrics, and Frequency Control Society 2018 Ferroelectric Recognition Award
    この賞は、世界最大の電気電子工学会であるIEEEの誘電体部門であるIEEE UFFCが、強誘電体分野において顕著な業績を挙げた研究者を表彰するものです。高誘電率および高圧電特性材料の マルチスケールエンジニアリングにおける、和田教授の長年にわたる継続的な研究に対して本賞が贈られました。
    和田 智志 (2018.6.1)
















INDUSTRIAL PROPERTY RIGHTS産業財産権


  • 1) 微小金属粒子含有セラミックキャパシタの製造方法
    上野 慎太郎、和田 智志、坂本 康直
    日本　登録番号　特許第6236706号　出願番号　特願2013-174893　登録日2017/11/10

  • 2) 鉄粒子－多孔質炭素複合体の製造方法
    宮嶋 尚哉、阪根 英人、須崎 一定
    日本　出願番号　2017-141698

  • 3) ｎ型ＳｎＳ半導体およびそれを用いた太陽電池
    柳 博、井口 雄喜、杉山 太樹
    日本　出願番号　特願2018-066373

  • 4) 炭素－金属複合物の製造方法
    宮嶋 尚哉、阪根 英人、須崎 一定
    日本　出願番号　特願2018-205263

  • 5) 球状炭素化物の製造方法
    宮嶋 尚哉、阪根 英人、須崎 一定
    日本　出願番号　特願2018-205264

  • 6) 食品廃棄物のリサイクル法
    宮嶋 尚哉、阪根 英人、須崎 一定、築地 優
    日本　出願番号　特願2020-050873

  • 7) ｎ型ＳｎＳ薄膜、光電変換素子、太陽電池、ｎ型ＳｎＳ薄膜の製造方法、およびｎ型ＳｎＳ薄膜の製造装置
    鈴木 一誓、川西 咲子、柳 博
    日本　出願番号　特願2020-108143


Othersその他





23名の参加がありました。



23名の参加がありました。

  • 第26回山梨エレクトロセラミックスセミナーの共催
    日時：2018年12月7日(金)　14:00～15:40 場所：山梨大学　Y号館2階会議室
    講師：米田安宏　先生　(原子力機構物質科学研究センター/SPring-8)
    演題：PDFを使った強誘電体の局所構造解析

    講師：廣井慧 先生　(物質・材料研究機構 シンクロトロンX線グループ)
    演題：結晶構造モデル構築のためのRMC法


    約25名の参加がありました。

    • 和田智志教授がIEEEシニアメンバーに昇格しました
      和田智志教授がIEEEシニアメンバーに昇格しました。IEEEは、通信・電子・情報工学とその関連分野における、世界最大規模の学会です。 シニア会員は、最低10年の専門的実務経験があり、その10年のうち最低5年間、優れた功績を残したものに認められる会員資格です。





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