セラミックス材料学分野
セラミックス材料学分野 （Ceramic Materials）
教員
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教授 ：難波 徳郎 Prof. NANBA Tokuro E-mail：tokuro_n＠（@以下はcc.okayama-u.ac.jp を付けてください。） 専門分野： 環境無機材料科学 |
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准教授 ：紅野 安彦 Assoc. Prof. BENINO Yasuhiko E-mail：benino＠（@以下はcc.okayama-u.ac.jp を付けてください。） 専門分野： 無機材料化学 |
主な研究テーマ
ガラスは，光をよく通す（透光性），自由な形状を付与できる（成形性）といった性質の他にも優れた特性を持っています。ガラスは様々な元素を溶かし込むことが可能で，放射性廃棄物の処理に利用されるなど，環境問題の解決にも活かされています。我々の研究室では，機能性ガラス・セラミックスの開発研究を通して，省資源・省エネルギーに貢献します。また，ガラスの性質を利用した廃棄物のリサイクルの研究にも取り組んでいます。
ガラスの性質を利用した新規リサイクルプロセスの開発と資源循環システムの構築
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ダイオキシン問題や最終処分場不足の対策として，従来よりも高温で家庭ごみを焼却し，塊状のスラグとして排出する処分方法がとられています。家庭ごみの溶融スラグは，化学組成が石や砂に類似していることから，路盤材やセメント原料として再利用されていますが，未利用の有価元素も多く含まれています。当研究室では，ガラスの性質を利用して未利用元素を取り出し，資源として循環再利用するためのシステム開発に取り組んでいます。 |
 家庭ごみの溶融スラグから無色透明なシリカガラスを回収する様子 |
塩基度を指針とするセラミックス材料の設計手法の構築
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塩基度は電子供与性の尺度であり，化学反応性や光学的，電気的機能など，電子の関与する性質と関連付けることができます。当研究室では，X線光電子分光（XPS）測定により得られる，内殻軌道のエネルギーが塩基度の指標として利用できることを明らかにするとともに，材料の構造や性質を塩基度に基づいて予測する手法を開発しています。従来の試行錯誤的な材料開発から，理論的な裏付けに基づく設計の方法論の構築を目指します。 |
 X線光電子分光（XPS）装置 |
放射光と計算機シミュレーションによるガラスの構造解析と低環境負荷型材料の開発
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放射性廃棄物の固定化や鉛代替材料として，重金属酸化物を含有するガラスが注目されています。ガラスは原子配列がランダムと言われていますが，短い距離の範囲では規則的な構造を有しています。当研究室では，SPring-8などの放射光施設を利用して構造情報を収集し，計算機によりガラス構造を再現する手法の開発に取り組んでいます。構造情報から機能の発現メカニズムを解明し，ガラスの開発にフィードバックします。 |
 開発中の放射性廃棄物固化用ガラスと構造モデル |
最近の主な業績
- Seiji Inaba, Yasuhiko Benino, Shinji Kohara, Hideo Hosono, Setsuro Ito, Anisotropic structure of alkali metaphosphate glasses, J. Am. Ceram. Soc 103, 3631-3641 (2020).
- Go Sajiki,Yasuhiko Benino*,Chinatsu Oki,Koji Ohara ,Hiroshi Okano,Tokuro Nanba, Structural analyses and reverse Monte Carlo modeling of niobium oxide amorphous film prepared by sputtering method, J. Ceram. Soc. Jpn. 125, 760-765 (2017).
- 難波徳郎, 崎田真一, 紅野安彦, ガラスの構造と結合状態, J. Soc. Inorg. Mater. Jpn. 24, 339-344 (2017).
- Chinatsu Oki,Go Sajiki,Shinichi Sakida,Yasuhiko Benino,Tokuro Nanba, Investigation of electronic structure of amorphous niobium oxide based on the density functional theory calculation of crystalline niobium pentoxide polymorphs, J. Ceram. Soc. Jpn. 124, 1221-1225 (2016)
- Atsushi Mukunoki,Tamotsu Chiba,Yasuhiko Benino,Tomofumi Sakuragi, Microscopic structural analysis of lead borate-based glass, Progress in Nuclear Energy 91, 339-344 (2016).
修了生の進路
- 製造業：HOYA, セントラル硝子, 日本山村硝子, 日本電気硝子, 日本板硝子, 品川白煉瓦, 黒崎播磨, ヨータイ, 白石カルシウム, リプロ, 大日本印刷, 三菱マテリアル, コバレントマテリアル, 三徳, 住友大阪セメント, トクヤマ, アサヒプリテック, 尾池工業, ニチアス, 神島化学工業, 堺化学工業, JFEスチール, 第一稀元素化学工業, DIC, 住友化学, LIXIL
- その他：中国銀行, SE, 高校教員