| 研究課題/領域番号 |
20K12241
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
山崎 淳司 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70200649)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 未活用資源鉱物 / 環境浄化素材 / ゼオライト / ジオポリマー / マテリアルズ・インフォマティックス / ハイパースペクトルカメラ / サーモグラフィー / 画像解析 / 無SDA合成 / イオン交換 / VOC吸着 / 加熱挙動 / 時分割画像解析 / 粘土鉱物 / スペクトルカメラ / 無機環境浄化素材 / イオン交換・固定 / 時系列迅速評価 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
未活用原料であるが我が国内に十分な鉱量で産出する火山灰等の天然資源鉱物から、特異なイオン吸着固定特性や触媒活性を有する新規の無機環境浄化素材を探索してその調製プロセスを確立し、その効果の実用的評価法を構築する。そのために、未知の無機環境浄化素材についてマテリアルズ・インフォマティックスを駆使した探索システムを構築することを目指す。さらに、目標とすることができた無機環境浄化素材を、未活用の天然資源鉱物を原料として化学工学的に最適な調製プロセスを確立する。さらに、本研究で試作される無機環境浄化素材の物性および汚染モデル場の浄化効果を、可視的に時系列で迅速評価するシステムを構築することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
国内にて、比較的純度が高く合成阻害成分が少なく、鉱量が十分かつ採掘が容易とされる天然資源鉱物を出発原料として、SDA-freeで種結晶を用いて、ナノ細孔質アルミナケイ酸塩素材としてLTA、FER、CHA型ゼオライトおよびジオポリマー硬化体の単相合成の最適条件の確立に成功した。また、得られた硬化体試料について、ハイパースペクトルカメラによる多波長領域２次元画像およびサーモグラフィー画像の同時収集を行い、素材組織および重金属イオンの吸着・拡散挙動を時分割で評価する装置を構築し、室温から550 ℃までの、主に細孔内の水および重金属イオンの移動やバルク試料の形態変化を時分割で測定と解析を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、AI・機械学習、マテリアルズ・インフォマティックスの探索技術を統合して、新規かつ最適な原料資源鉱床の探索を行うシステムと、素材物性の迅速評価と新規グリーン合成方法の確立、加熱昇温下などで時系列で物性変化を評価するシステムの基礎を築いたと考えられる。これにより、従来、試行錯誤的で新規材料の研究開発に限界のあった目標性能を超える機能性吸着材の探索・開発が革新的に進む可能性がある。また、基本物性変化の時分割での速度論的評価や、ドローン等を用いたハイパースペクトル画像の解析により環境浄化作業現場の地勢的・地質的な評価の迅速化や、多次元時系列評価が可能となることが期待できる。
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