51探花

【発表のポイント】

• 工学部1年生対象の创造工学研修^(注1)で行った研修の中で、次世代电気二重层キャパシタ^(注2)である固体物理蓄电体^(注3)の电子吸着部分の形状を制御することに世界で初めて成功
• 电子吸着部分の形状を制御することで电子吸着量が飞跃的に向上することが明らかとなり、ボトルネックの蓄电大容量化の见通しがついた

【概要】

東北大学未来科学技術共同研究センターの福原幹夫リサーチフェロー、大学院工学研究科附属先端材料強度科学研究センターの橋田俊之教授と佐藤一永准教授らの研究グループは、2018年度東北大学工学部创造工学研修（工学部1年生対象）の1 テーマである「全固体電池を設計し、創成する」において行った研修実験の中で、アモルファス金属（アルミニウム）を二酸化炭素ナノバブル水中で温度を制御しながら酸化することで、表面に形状を制御したナノサイズの凹凸面を作り出すことに世界で初めて成功しました。この凹凸面に電子がファンデルワールス力で吸着することで蓄電が発現します。原理は現在の電気二重層キャパシタと同様であるものの、構成材料に液体を全く用いないため、劣化や発火等の心配が全くない、高電圧耐性があるのが特徴です。特殊ポリマーでも同一現象が見つけられており「固体物理蓄電体」として世界的に認められております。本研究成果により、電子吸着量が飛躍的に向上することが明らかとなり、蓄電大容量化が見えてきました。今後は、MEMS（微小電気機械システム）加工技術を導入し、集積化および積層化を行い、パワー密度とエネルギー密度の向上を図ります。

本研究成果は、2019 年9 月5 日に、アメリカ物理学会誌AIP Advances に掲載されました。

図1 二酸化炭素ナノバブル水中で酸化したアモルファス金属（アルミニウム） 吸着体表面のナノ凹凸 (a)水温5℃、(b)水温25℃

【用语解説】

注1. ：
今後の日本の科学技術の発展を支えていくために、大学の理工系分野を中心に、主体性や積極性に富む創造性豊かな人材の育成が求められています。東北大学工学部では平成8 年度から学部1 年次学生を対象に創造性を養うことを目的とした少人数教育の授業科目として、「创造工学研修」を開設しており、これまで延べ13,792 名（平成30 年度539 名：113 講座）の 学生が履修をしてきました。
本研修は学生が自らの意志と発想により、与えられた课题あるいは自ら设定した课题について着想力と想像力を駆使して问题解决の道筋を模索し、実现するための方法?手段を学ぶことに、特にその『过程』を重视しています。
また、当研修は学生が、様々な分野において独创的な研究で世界をリードしている教员の助言?指导のもとに、「研究」の香りに触れながら、グループワークを通して「コミュニケーションとチームワーク」を体験し、「発见」に惊き?楽しみ、「创造」の喜びを味わうことができる构成となっております。また、研修テーマが学生の所属学科によらずに选択ができるようになっており、异分野での学びを得る机会にもなります。

注2. 電気二重層キャパシタ：
コンデンサと二次电池の中间的な性质を持った蓄电体です。二次电池は化学反応によって电荷を蓄えるのに対して、电解液に电极の表面にイオンを直接吸着させ、电気二重层を形成することで电荷を蓄えます。このため、二次电池よりも早い时间で充电や放电を行うことができます。

注3. 固体物理蓄電体：
原理は电気二重层キャパシタと同じです。ただし、电解液を用いず全て固体で构成されるため、劣化や発火等の心配がなく、高电圧耐性があるのが特徴です。また、构成材料にレアメタルも使用しないため元素戦略的に有効です。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

?東北大学未来科学技術共同研究センター リサーチフェロー 福原幹夫
罢别濒：022-352-6601
贰-尘补颈濒：蹿耻办耻丑补谤补*苍颈肠丑别.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

?东北大学大学院工学研究科附属先端材料强度科学研究センター
次世代エネルギーシステム研究部門 教授 橋田俊之、准教授 佐藤一永
罢别濒：022-795-7523
贰-尘补颈濒：丑补蝉丑颈诲补-濒补产*谤颈蹿迟.尘别肠丑.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

（报道担当）
東北大学 大学院工学研究科 情報広報室 担当 沼澤みどり
罢别濒：022-795-5898
贰-尘补颈濒：别苍驳-辫谤蔼驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）