• 金属やセラミックスにおける状態図の実験的決定と計算状態図の研究を行っています。状態図を基に、優れた性能や特異な機能性を有する新しい構造材料（鉄合金、銅合金、耐熱材料etc.）や機能材料（形状記憶合金、超弾性合金etc.）の提案と、ミクロ組織制御・特性評価を通じた材料設計を行っています。特に、相変態を利用した単結晶製造方法の開発や、新規形状記憶合金の開発と制震部材への応用展開などに取り組んでいます。

新規材料開発における基盤技術として、「相平衡や状態図を知りたい」、「ミクロ組織と特性の関係を明らかにしたい」、といったニーズに対して連携の可能性があります。

パワーエレクトロニクス向け軟磁性材料として電磁鋼板やソフトフェライトが用いられていますが、これらには高周波域での損失が大きいため機器の小型化が難しいという課題があります。高周波損失の解析を進め磁歪定数も制御する必要があることを見出し、ナノ結晶構造を有する新材料を開発しています。
この他にも、高記録密度の実現手段の一つであるマイクロ波アシスト磁化反転の先駆的な研究や、レアアースを含んでいる永久磁石材料の特性発現機構の研究など、産業界で広く使われている材料や技術の高性能化に取り組んでいます。

従来のパワーエレクトロニクス向け軟磁性材料の開発指標は保磁力と渦電流を小さくすることでしたが、これに加えて磁歪定数もゼロに近づけることが重要であることを理論と実験から明らかにしました。

• ・高周波損失における磁歪の影響の解明と損失低減の指針の提示
• ・パワーエレクトロニクス向け低損失軟磁性材料の開発
• ・マイクロ波アシスト磁気記録における磁化反転機構の解明
• ・永久磁石における微細組織と保磁力発生機構の関係の解明（放射光計測も活用）
• ・マイクロマグネティクスシミュレーションを活用した磁気特性解析

パワーエレクトロニクス向け低損失軟磁性材料、マイクロ波アシスト記録、永久磁石など社会課題の解決に関係する実用磁性材料の特性発現機構の解明を通して、これら磁性材料の高性能化に貢献します。

• コールドスプレー法は、金属粒子を溶融することなく固相状態のまま高速ガス流と共に基材へ衝突させ、成膜する手法です。本法は成膜時の相変態や熱影響の無い皮膜を形成することが特徴であり、この技術を活用し、革新的な補修技術並びにコーティング技術の確立、および得られた付着層の信頼性評価を実施しています。また、付着メカニズムおよび得られた皮膜の健全性を評価する目的で、ミクロ／ナノ組織観察および界面強度評価等を実施しています。

金属材料のみならず、最近では一部のセラミックスやポリマーの成膜が可能になっています。構造材料としてだけではなく、機能性材料の創製を含めた多方面の企業や団体との連携が可能です。

6 MGOe以上のBHmaxを示すレアアースフリー強磁性粒子粉末
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T19-390_T19-706_T19-709.html

• 　近年、ネオジムの国際相場が高騰しています。脱炭素化を国策として推進している中国において、風力発電用や電気自動車用のモーターとして需要が増大していることが原因とみられます。また、日本国内では経済安全保障の観点からの議論も活発であり、レアアースを含有しない磁性材料が強く求められるようになってきました。なかでも、鉄と窒素のみから成る安価なFe-N 系磁性材料への期待は大きいです。特に、結晶がbct 構造であり、大きな飽和磁化をもつことが予測されているα”-Fe16N2は高い注目を集めています。
• 　しかし、α”-Fe16N2 自体は、Fe-N系化合物をアニールした際に晶出する準安定化合物であり、バルク体として単離した報告はほとんどありません。数少ない報告例も、α”-Fe16N2 と安定相との共晶や、100℃環境で10 日間しか存在しないものなどであり、α”-Fe16N2 単相をバルクとして安定的に単離した例は存在しません。
• 　本発明は、α”-Fe16N2 の安定単離粉末に関するものです。本磁性粉末は、フェライトやアルニコより大きな6MGOe（48kJ/m3）以上のBHmaxを示します。また、金属Fe を上回る221emu/g の飽和磁化値を示し、アルニコ磁石より大きくフェライト磁石と同程度の2kOe（160kA/m）以上の保磁力を示します。本磁性粉末により、レアアースフリーで、かつフェライト磁石やアルニコ磁石より優れた磁石特性が期待され、将来的には希土類系ボンド磁石の一部を代替する磁石材料として、様々な家電用・車載用モーター等への応用が期待できます。

以下のような社会実装への応用が想定されます。
・異方性磁石
・圧粉磁石
・ボンド磁石
・その他、モーターなどネオジム磁石の代替磁石としての用途

• 固・液の親和性や濡れ、熱抵抗、分子吸着等のメカニズムを解明し、コーティングや表面修飾などの技術によりこれを制御するための基礎研究を、分子動力学シミュレーションを主な手法として進めています。熱・物質輸送や界面エネルギー等の理論をバックグラウンドとして、フォトレジストのスピンコーティングからSAM（自己組織化単分子膜）や各種官能基による親水性・疎水性処理まで様々なスケールの膜流動・界面現象を対象としています。また、主に液体を対象として、その熱流体物性値を決定する分子スケールメカニズムや、所望の熱流体物性値を実現するための分子構造に関する研究を行っています。これらの研究に関して興味のある企業との共同研究や学術指導を行う用意があります。

• 新しい材料の登場は、我々が予想もしない波及効果を生み出す力を秘めています。私たちの研究グループでは、化学結合や電子構造の理解に基づく材料やその作製プロセスを設計・開発しています。固相、液相、気相法など各種のプロセスを基盤技術として、固体中のイオン輸送に関わる新材料創製、薄膜太陽電池に適した新材料やその究極性能を実現する製造プロセスのほか、エネルギー製造や省エネルギーを成し遂げる新材料を提供すべく、材料の設計から、製造プロセスの開発、プロトタイプ素子の作製までをカバーした研究を展開しています。

現在は、太陽電池、燃料電池を主なターゲットとし、硫化物半導体、酸化物半導体、プロトン伝導性電解質・電極材料などの研究を実施しています。新しい無機材料の創製技術の適用範囲は、これらに限定的されるものではありません。

• 次世代エネルギー利用を目指した“水素化物”の基盤・応用研究に取り組んでいます。主要なテーマは、水素利用システムのための高密度水素貯蔵材料の開発で、量子ビーム計測による原子・電子構造解析やAI 駆動データベースなども技術導入しながら、また国内外の研究者と連携しながら、各種の最先端研究を推進しています。また、多価高速イオン伝導材料や水素化物超伝導材料などの“水素化物”に関する新たな研究領域も開拓しています。

水素利用システムや次世代二次電池のための基盤・応用研究を通じて、素材・電気・エネルギーなどに関する産業分野に貢献するとともに、ご関心をお持ちの企業・団体などへの学術指導も積極的に実施しています。

金属材料に水素が侵入すると、材料の機械的特性が低下し脆性破壊することがある。（水素脆化）水素脆化の発生を事前に予測するためには、材料への水素侵入を検出する必要がある。本技術では、対象となる金属材料に「水素と反応して色が変わる高分子センサー」を成膜することで、材料に侵入した水素を目視で発見できる。高分子センサーは安価かつ容易に成膜可能なため、大型で形状が複雑なインフラ設備にも適用できると期待される。

従来、金属中の水素検出には大型で高価な装置を必要としていたため、現場における水素検出は困難であった。本技術の水素センサーは水素を視認可能にするため、既存設備に成膜するだけで水素の侵入を発見できる。

• 従来、金属中の水素検出には大型で高価な装置を必要としていたため、現場における水素検出は困難でした。本技術の水素センサーは水素を視認可能にするため、既存設備に成膜するだけで水素の侵入を発見できます。
• ・金属材料に侵入した水素をリアルタイムで可視化できます。
• ・金属の腐食に伴い侵入した微量の水素でも検出できます。
• ・安価かつ容易に成膜可能なセンサーを使用するため、既存の大型設備にも適用できます。
• ・材料に侵入した水素を発見することで、水素脆化の防止と材料の長寿命化が期待されます。

本技術によって、大型のインフラ材料に侵入した水素を容易に検出できます。既存設備でも、材料表面に水素センサーを成膜すれば材料に侵入した水素を目視で発見できるため、メンテナンスコストの削減が期待できます。

• 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。

• プロドラッグ分子のみで構成されるナノ粒子『ナノ・プロドラッグ』を提唱し、疾患部位への高効率なドラッグデリバリーが可能な抗がん剤や点眼薬の開発を行っています。『ナノ・プロドラッグ』は、難水溶性にする薬剤設計指針に基づき化合物合成したプロドラッグ分子を、独自の有機ナノ粒子作製手法である『再沈法』に共することで、粒径100 nm 以下で制御できます。現在、薬理効果の評価、生体内・細胞内動態に取り組んでいます。

再沈法は薬剤化合物に限らず、様々な有機分子をナノ粒子化する汎用性の高い手法です。有機ナノ粒子を作製制御し評価する技術を持っており、有機ナノ粒子の物性評価に関する共同研究を希望します。