• 川井型マルチアンビル装置およびキュービック装置を使用して、高温高圧力下で材料合成および焼結を行います。20GPa、2000K までは容易に行えます。25GPa、2300K まで可能です。

超硬材料、磁性材料、高温超伝導体などで高圧合成を必要とする物質です。

• 生物体内では酵素などの作用でアミノ酸がペプチド化されます。掛川研究室では無水、高温高圧環境下で触媒なしにアミノ酸の高重合度ペプチド生成に成功してきています。重合が難しいとされていたグリシンでは11量体、アラニンでは5量体など重合度の世界記録を作ってきています。アラニン5量体は、クモの糸に代表される重要な硬質「炭素繊維」であり、本研究は新規炭素繊維開発に有効と考えます。

本研究を応用することで、切れないペプチド繊維（アラニンペプチド）と柔軟性のあるペプチド繊維（グリシンペプチド）を組み合わせることで、固くて伸びる新規炭素繊維を作り出せる可能性があります。

• 金属・無機系材料の創製と高温融体の熱物性計測に取り組んでいます。現在、環境、医療、バイオ、情報分野での幅広い応用が期待されている窒化物半導体について独自の発想に基づいた新たな結晶成長プロセスの開発を行っています。また、当研究室で開発した超高温熱物性計測システムを一般開放し、材料開発の数値シミュレーションに必要な比熱、熱伝導率や表面張力など種々の熱物性測定のニーズに応えています。

主に、以下のような応用が考えられます。
・鉄鋼・金属系素材、半導体産業：結晶成長、溶接、鋳造、凝固などのプロセス開発
・航空宇宙産業：ロケット・航空機用エンジンおよび構成部材の評価
・エネルギー産業：原子炉・核融合炉用材料、発電タービン用材料の評価

2030年における燃料電池の広範な普及には、カソードにおける白金触媒の酸素還元反応活性を1740 A/gまで向上させる必要がある。我々は、~1 nm程度まで微細化された白金クラスターに対して、「合金化」、「担体の複合化」、「メラミンによる表面被覆」を適用することで、2500 A/g以上の白金質量活性を創出することに成功した。これらの実用化により、燃料電池の広範な普及に貢献する。

固体高分子型燃料電池においては、カソードにおける酸素還元反応が律速となっており、そうしたカソードでは、カーボンブラック上に2−3 nmの粒径の白金微粒子が担持された触媒が広く利用されている。それら白金ナノ粒子触媒の白金質量活性は、高いものでも480 A/g程度であり、我々の白金クラスター触媒（2500 A/g）はその5倍以上の質量活性を有している。

• 以下のような特徴を持つシーズです。
• ・1nm 程度の極微細な白金クラスターの精密かつ単分散での合成
• ・複数の高機能化手段の最適化に基づく高活性な白金系燃料電池電極触媒
• ・得られた白金質量活性（2500 A/g）は2−3 nm の白金微粒子の5倍以上
• ・得られた白金質量活性はNEDO 等が指摘する2030年目標（1740 A/g）を既に実現
• ・2−3 nm の白金微粒子の微粒子よりも高い安定性

我々の技術および触媒を企業と共有（連携）することで実用化・事業化することを想定しています。実用化の開始時期としては、2030年頃が目安になると考えています。

• 分散が困難とされていた、カーボンナノチューブ(CNT) を配合したセラミック複合材料の開発に関して、CNT の剛性ならびに表面性状を制御することにより均一分散させたCNT/ アルミナ複合材料の作製に成功しました。さらに、無加圧焼結によりアルミナ単味の強度特性を大きく超える複合体を作製できています。これを背景に、試作したCNT/ アルミナ複合材料の機械・電気的特性の向上と実用化に向けた基礎研究を行っています。

トライボ応用、強度と耐摩耗性が要求される人口股関節等の生体材料、電気ひずみ効果を利用したマイクロアクチュエータ、数GHz 〜 数10GHz 程度の周波数帯における電波吸収材料への応用展開が期待されます。

• 高強度鋼の水素脆化特性について、水素が高強度鋼の機械的特性に及ぼす影響と腐食反応による環境からの水素侵入の両面から研究に取り組んでいます。主な研究内容は、各種高強度鋼の水素脆化による破壊の機構解明や、電気化学的手法を用いた種々の環境における腐食に伴う水素の侵入挙動の検討、鋼中の水素可視化手法、水素脆化特性評価法の提案などです。

高強度鋼材料の水素脆化特性とそれに及ぼす金属組織や水素トラップ物質の影響や、材料の特性や形状に応じた水素脆化評価法の提案、新規な水素可視化手法の開発など水素脆化分野での共同研究。

高熱電効率なMg2Sn系熱電材料
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-641.pdf

開発したMg2Sn単結晶は、多結晶よりも電気伝導率が高いだけでなく熱伝導率が低い点で優れている。

• 開発したMg2Sn 単結晶にはMg空孔欠陥が含まれています。このMg 空孔欠陥は、熱伝導率を効果的に低下する一方で、高い電気伝導率を維持します。これにより、熱電性能が飛躍的に向上し、従来報告されていた多結晶の性能を超えました。その他のMg 化合物単結晶でも、Mg 空孔欠陥を導入することで高い熱電性能を実現できると期待されます。

身の回りで使用されずに大気中に放出されている熱エネルギーを用いて発電することにより、省エネルギー化と地球温暖化ガスの排出抑制につながります。