実験・理論・データサイエンスの協奏に基づく高機能アンチファウリング膜の開発

• 研究課題/領域番号: 25K01561
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分27010:移動現象および単位操作関連
• 研究機関: 東京科学大学
• 研究代表者: 山口 猛央 東京科学大学, 総合研究院, 教授 (30272363)
• 研究分担者: 黒木 秀記 東京科学大学, 総合研究院, 准教授 (70716597) ; 菅原 勇貴 東京科学大学, 総合研究院, 助教 (10814791) ; 奥山 浩人 東京科学大学, 総合研究院, 助教 (80961101)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2029-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円); 2028年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2027年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2026年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2025年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
• キーワード: アンチファウリング / 双性イオンポリマー / 水晶振動子マイクロバランス法 / 機械学習 / 数値モデリング

研究開始時の研究の概要

低環境負荷でエネルギー消費の少ない水処理膜プロセスは、世界的な水不足の解決に向けて重要な技術だが、水中の夾雑物が膜に吸着し分離性能が減少するファウリング問題が重要な課題である。
本研究では、実験・モデル計算・機械学習を統合したアンチファウリング膜の設計論を構築する。様々な性状を有する双性イオンポリマー修飾膜を作製し、表面状態・水質・基材構造に対するファウリング特性を系統的に評価する。さらに水晶振動子センサー上に膜のブラシ構造を再現し、吸着特性データを収集する。これを機械学習に用いて吸着モデルを構築し、最適な膜表面を逆解析によって導くことで、長期運用に耐えうる優れたアンチファウリング膜を設計する。