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研究室・教職員の紹介

機能性セラミックス研究室

【機能性セラミックス研究室】 本橋輝樹 教授
研究のキーワード: 結晶化学   無機材料化学   酸素貯蔵材料 

環境・エネルギー応用を目指した機能性セラミックスの設計・開発

教員からのメッセージ

優れた機能性を示すセラミックス(無機材料)の開発研究を行っています。近年、環境破壊・エネルギー枯渇が世界的な大問題となっており、これらを打開する切り札として革新的な機能性材料の創製が期待されています。当研究室では、金属酸化物などの無機化合物について、化学組成(元素 の組み合わせ)と結晶構造(原子の立体配列)を用途に合わせて設計・開発し、環境・エネルギーへの応用展開をめざしています。

学生からのメッセージ

私たちの研究室は2015 年に新設された研究室であり、エネルギー応用や環境問題に役立つセラミックスの研究を行っています。実験も研究室生活も自ら進めていくことができる環境があり毎日新鮮な体験が待っています。 先生方もまだまだ若く、とてもパワフルで活気ある研究ができます。無機化学に少しでも興味があれば楽しめると思いますよ!

研究例

「呼吸」する不思議なセラミックス:酸素貯蔵材料の開発と応用

当研究室では、エネルギー・工業などあらゆる分野の重要元素である酸素に着目し、酸素が関与する化学反応に対して高い活性をもつ無機材料を主に手がけています。特に、温度やガス雰囲気の変化に応答して多量の酸素を吸収放出する金属酸化物「酸素貯蔵材料」を研究しています。この顕著な酸素吸収放出 -言わばセラミックスの「呼吸」- に伴う酸化還元反応を上手く利用して、酸素ガス製造、化学原料製造、次世代電池など新しい応用分野を開拓しようとするのが私たちのアイデアです。現在、当研究室で独自開発したいくつかの材料について、大手化学メーカーと実用化を目指した共同研究が精力的に行われています。

 
 
 
新規酸素貯蔵材料BaYMn2O5+dの結晶構造(上). 金属元素が規則正しく並んでいるのが特徴で, これが顕著な酸素吸収放出の起源だと考えられている.
 
 

 
 
雰囲気ガス切り替え時のBaYMn2O5+dの熱重量変化(中). 酸素量の増減に対応した大きな重量変化が観測され, 酸素吸収放出サイクルの劣化が見られないことに注目.
 
 

 
 
 BaYMn2O5+dおよび希土類元素置換体BaLnMn2O5+dの水分解による水素ガス生成活性の比較(下). 類似化合物でも元素種の違いにより反応活性が大きく異なることがわかる.
 
 

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