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Effect of Wet−dry Cycles and Water-to-cement Ratios on Cement Paste Carbonation
セメント産業から排出されるCO₂量は全体の約8%で、廃コンクリートの促進炭酸化技術に関する研究が求められている。本研究では、乾湿繰り返しがセメント硬化体の炭酸化に及ぼす影響を分析した。その結果、乾湿繰り返し環境下でのCO₂吸収量は、一定湿度の約2倍であり、炭酸化28日でのCO₂吸収量は、セメント製造時の年間CO₂排出量の約17%を占めた。
Zhiwei Zhao, Dayoung Oh（researchmap.jp, researchgate.net, scholar.google.com）, Ryoma Kitagaki, Tianlong Zheng, Ippei Maruyama
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α-Al₂O3(0001)/α-Cr₂O₃(0001)界面における水素同位体の拡散抑制メカニズムの解明
水素は金属材料を脆くする水素脆化を引き起こすため、燃料電池や核融合などの水素エネルギーの普及には構造材料中への水素の侵入を防ぐための方策が必要です。本研究では、水素の拡散を防ぐことができる複数のセラミックス膜を重ねて金属材料表面へコーティングすることで、金属材料への水素の侵入を効果的に防ぐメカニズムを明らかにしました。
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Investigation of Single Ammonia Droplet Evaporation Characteristics Under High Temperature and Pressure Conditions
アンモニアはCO₂排出量を大幅に減らすための代替燃料として有望であるが、その効率的な利用のためには、液体のまま直接噴霧して燃焼利用するための技術開発が必要となる。本研究では、世界で初めて高温高圧条件下におけるアンモニア液滴の蒸発特性を明らかにするとともに、アンモニア噴霧燃焼技術開発に必要な液滴蒸発データを取得した。
Leang So Khuong, Nozomu Hashimoto, Yu Ito, Nobuto Nakamichi, Yusuke Konno, Osamu Fujita
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塩素化処理による下水汚泥炭化物からのリン回収
「いのちの元素」、「産業の栄養素」と呼ばれるリンを下水汚泥から塩化リンとして回収する手法を見出した。具体的には、先ずハンドリング性の向上のため下水汚泥を炭素化し、次いで得られた炭化物を500℃で塩素化し、最後に冷却堆積法で塩化リンと不純物を分離する簡便な下水汚泥再資源化技術を開発した。本法は下水汚泥焼却灰・家畜糞・製鋼スラグ等にも応用可能である。
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塩素化と酸化を組み合わせた乾式処理による使用済みリチウムイオン電池正極材モデルからのLi，Ni，Co，Mnの選択的分離
使用済みリチウムイオン電池正極材（LiNiO₂、LiCoO₂、LiMn₂O₄、及び、それらの複合組成）から有価金属（Li、Ni、Co、Mn）を選択的に回収する技術を開発した。具体的には、LiNiO₂、LiCoO₂及びLiMn₂O₄を600℃まで塩素化処理した後、1300℃まで空気酸化するとLiとNi、Co、Mnを選択的に分離できることを見出した。本論文は、カナダのAdvances in Engineering選考委員会により、Key Scientific Articleに選出され、高く評価されている。
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フォノニック結晶における超高周波数バレー偏極モードのイメージング
2次元トポロジカルフォノニック結晶中のサブGHz音響波を光学的測定と数値シミュレーションにより調べた。試料は、渦状の位相発展パターンを持つバレー偏極モードを持ち、鏡像関係にある二つの構造の接合面には局在導波路モードが現れる。測定では急峻な曲がりを持つ接合面においても高効率の伝播が観測され、トポロジカルに保護された伝播が実現されている。
ポール オーツカ, 友田 基信, 畑中 大樹, 山口 浩司, 鶴田 健二, 松田 理
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コンクリート中の鉄筋腐食の検出を目的とした犠牲陽極材を用いたMEMS環境振動センサ
本研究は、MEH技術を用いたMEMS型監視システムにより、RC構造物における塩害による腐食の起こりやすい領域を検出する手法を提案するものである。犠牲陽極金属板をデバイスの一部に組み込むことで、自立発電による鉄筋腐食の進行を検知可能とし、外部電源を必要としない自己駆動型モニタリングを実現する。
Nicharin Nithimethaporn, 橋本勝文, 三屋博幸, 芦澤久幸, 石黒巧真, Wanchai Yodsudjai
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コンクリート中の鉄筋腐食に伴う劣化検出を対象とした教師なし学習によるAI駆動型音響解析
鉄筋コンクリート構造物の安全性確保には効率的な点検が重要である。本研究は、専門知識に依存しがちな打音検査にAIを適用し、教師なし学習により損傷を評価する手法を提案した。実験結果から、算出された異常指標が鉄筋腐食やひび割れの進行と対応することを示し、初期損傷検知への有効性を確認した。
Nopphanan Phannakham, 橋本勝文, 佐藤康彦, 上田尚志