2024年度学院等開講科目物質理工学院応用化学系応用化学コース

応用化学最前線第三

開講元: 応用化学コース
担当教員: 森伸介 / 青木才子 / 黒木秀記 / 桜井誠人 / 杉目恒志
授業形態: 講義 (ブレンド型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 集中講義等
クラス: -
科目コード: CAP.T425
単位数: 100
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 3～4Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

[概要]　本講義では、物質の基礎的性質と反応性を原子・分子レベルで理解し、有用な物質の設計および変換に関する高度な化学技術システムおよび、その活用を修得した化学者を養成するため、応用化学分野の最前線で活躍する研究者が、基礎から応用までの研究成果を紹介する。
[ねらい]　応用化学分野の最前線で活躍する研究者の基礎から応用までの研究に関する幅広い知識を修得することを目標とする。

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を修得する。
(1) 物質の基礎的性質と反応性を原子・分子レベルで説明できる。
(2) 有用な物質の設計および変換に関する高度な化学技術システムを説明できる。
(3) 高分子やナノカーボンの機能性材料に関する、基礎から応用研究までの幅広い知識を説明できる。

キーワード

基礎的性質、原子・分子、物質、化学技術、応用化学、高分子、相分離、接着技術、カーボンナノチューブ、グラフェン、スパッタ法、化学気相成長法、電気化学バイオセンサー，化学工学，単位操作，触媒，吸着

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

2名の講師がそれぞれ2日間の集中講義を行う。
前半（対面による講義）：
桜井誠人先生「宇宙船内の環境制御・生命維持技術（ECLSS）と物質循環」
後半（Zoomによる講義）：
杉目恒志先生「ナノカーボン材料の制御合成と電気化学バイオセンサー応用」

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	1. 宇宙船内の環境制御・生命維持技術（ECLSS）と物質循環宇宙惑星居住に関して概要を紹介する．宇宙機で運用される空気再生・水再生などの生命維持システムを設計することを通して，移動速度論およびCO2の吸着・脱着，触媒反応，電気分解，蒸留，濡れ性・表面張力などに関する単位操作を講義する．個々の単位操作をシステムとして構成し，プロジェクトに関する実例なども紹介する． 1-1 生命維持技術の概要1(バイオスフェア) 1-2 生命維持技術の概要2(ISS：国際宇宙ステーション) 1-3 【吸着・脱着】固定相吸着筒によるCO2の分離濃縮 1-4 【反応工学】サバチエ反応による二酸化炭素の還元 1-5 【電気化学】水電解による酸素製造装置、気液分離、【蒸留】尿からの水再生 1-6 月面探査ミッション　月の縦孔を例として	移動速度論，CO2の吸着・脱着，触媒反応，電気分解，蒸留，濡れ性・表面張力など化学工学の単位操作について説明できる．
第2回	2. ナノカーボン材料の制御合成と電気化学バイオセンサー応用（杉目　恒志　講師）ナノカーボン材料は高い導電性や大きな比表面積など優れた物性を有し，次世代技術において様々な応用が期待されている．本講義では化学気相成長法によるカーボンナノチューブとグラフェンの成長の事例をもとに，平衡論や速度論の観点から触媒設計と成長メカニズムについて紹介する．応用の事例ではカーボンナノチューブを用いた電気化学バイオセンサーを例に、ナノ材料合成におけるプロセス・構造・機能の関係を講義する． 2-1 スパッタ法と化学気相成長法によるナノカーボン材料の合成 2-2 高密度カーボンナノチューブフォレストの低温成長メカニズム 2-3 グラフェンの低温成長メカニズム 2-4 高密度カーボンナノチューブフォレスト電極を用いた電気化学バイオセンサー 2-5 長尺カーボンナノチューブフォレストの成長メカニズム 2-6 長尺カーボンナノチューブフォレストの電気化学応用	ドライプロセスによるナノカーボンの成長メカニズム，ナノカーボン材料の特性と応用について説明できる．

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

教科書

指定無し

参考書、講義資料等

配布資料は有り

成績評価の方法及び基準

全授業出席を原則とし、毎回の授業で出席確認をする。成績評価は、講義中の演習またはレポートにより行う。

履修の条件・注意事項

履修の条件は設けない。

その他

開講日時
第一回：10/8（火）13:30–17:05，10/8（水）13:30–15:10（宇宙航空研究開発機構桜井誠人先生）
第二回：12/25（水）13:30–17:05，12/26（木）10:45–12:25，（近畿大学杉目先生）
※詳細は連絡教員から連絡します．