【プレスリリース】物質応用化学科・ナノ材料の社会実装を加速する「相平衡推算法」を確立
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ナノ材料の社会実装を加速する「相平衡推算法」を確立
－ナノ粒子を疑似分子として取り扱い、化学工学熱力学による設計指針を確立－
日本大学理工学部物質応用化学科の松田弘幸教授、東北大学大学院工学研究科の大田昌樹准教授、東北大学学際科学フロンティア研究所の笘居高明教授らによる共同研究グループは、文部科学省のプロセスサイエンス構築事業(Materealize)「ナノ材料の界面・構造制御プロセスサイエンス」プロジェクトにおいて、次世代材料として期待される有機－無機ハイブリッドナノ粒子(HNPs)（注1）の分散・凝集挙動を、化学工学熱力学に基づく相平衡推算法によって定量的に予測する手法を確立しました。
ナノ材料は、エレクトロニクス・触媒・エネルギー・光学・医療などの幅広い分野で機能性材料として注目されていますが、その実用化例は決して多くないのが現状です。その要因のほとんどは、ナノ材料を適切にハンドリングし、目的の形に構造化するプロセス技術が体系化されていないことにあります。そこで本プロジェクトは、2019年度の始動以来、ナノ材料の「材料・プロセス設計原理の構築」を目的とし、相平衡推算や物性推算に基づき各単位操作プロセスを体系化するとともに、プロセス－構造－物性・機能相関を通じて、ナノ材料の社会実装基盤を構築してきました。
本研究では、このプロジェクト指針に基づき、ナノ粒子を「疑似的な分子」として定義し、化学工学熱力学の理論体系である「固液相平衡」を適用することで、これまで研究者の勘と経験に頼っていたナノ粒子の分散・凝集挙動をモデル化することに成功しました。
本研究成果は、2026年5月17日付けでElsevier社が刊行する化学工学熱力学分野の国際学術誌「Fluid Phase Equilibria」に掲載されました（関連Newsはこちら）。
【本件のポイント】
・ナノ粒子を「疑似分子」として取り扱う新しい相平衡理論の確立
・わずかな濁りも見逃さない高感度なレーザ透過光測定システムの構築
・化学工学熱力学モデルによる高精度な分散挙動の相関と実証
・材料物性のみから分散限界を算出する「相平衡推算法」の確立
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