大幸 裕介 (ダイコウ ユウスケ)

DAIKO Yusuke

写真a

所属学科・専攻等

生命・応用化学教育類 環境セラミックス分野
生命・応用化学専攻 環境セラミックス分野

職名

助教

メールアドレス

メールアドレス

出身大学院

  • 2003年04月
    -
    2006年03月

    名古屋工業大学  工学研究科  物質系工学専攻博士課程  修了

取得学位

  • 名古屋工業大学 -  博士(工学)

学外略歴

  • 2017年10月
    -
    2018年09月

      レンヌ第一大学   機械・ガラス学科   研究員

  • 2013年09月
    -
    2014年03月

      FAU大学   研究員

  • 2010年09月
    -
    2010年11月

      レンヌ第一大学   機械・ガラス学科   研究員

  • 2008年04月
    -
    2013年03月

      兵庫県立大学大学院工学研究科   物質系工学専攻   助教

  • 2006年04月
    -
    2008年03月

      豊橋技術科学大学大学院工学研究科 産学官連携研究員   研究員

所属学会・委員会

  •  
     
     

    International Sol-Gel Society

  • 2003年04月
    -
    継続中

    日本セラミックス協会

専門分野(科研費分類)

  • デバイス関連化学

  • 無機材料・物性

  • 無機化学

 

研究経歴

  • イオン伝導性ガラスファイバーを利用した超小型イオン銃の開発と細胞工学・医療分野への応用

    個人研究   科学研究費補助金  

    研究期間:  2013年04月  -  現在

  • 圧子圧入法を利用した新しい卓上GPa級高圧インピーダンス測定装置の開発

    国際共同研究   科学研究費補助金  

    研究期間:  2011年04月  -  現在

  • ガラスの粘弾性-クリープ評価 ~電気化学インデンターの開発~

    国内共同研究   科学研究費補助金  

    研究期間:  2010年04月  -  現在

  • プロトン伝導性ガラスの燃料電池への応用

    個人研究   その他の研究制度  

    研究期間:  2010年04月  -  現在

  • 原子配列制御による新機能発現

    個人研究  

    研究期間:  2009年04月  -  現在

論文

  • H+ emission under room temperature and non-vacuum atmosphere from a sol-gel-derived nanoporous emitter

    Y. Daiko, S. Mizutani, K. Machida, H. Imataka, S. Honda, Y. Iwamoto

    Journal of Sol-Gel Science and Technology ( Springer )  83 ( 2 ) 252 - 258   2017年05月  [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)   共著

    ゾル-ゲル法を用いてプロトン伝導性多孔質ガラスロッドを作製し、その先端を先鋭化して高電界を印加することで、室温の大気圧においてH+がロッド先端から放出されることを実証した。イオン注入はこれまで真空中で実施するのが常識であったが、本成果によって大気圧下でH+注入が可能となる。ポリアニリンに対する水素付加反応より、H+放出を実証した。細胞工学との融合や新たな医療技術への応用が見込まれる。

  • Mechanochemically induced sulfur doping via oxygen vacancy formation

    Y. Daiko, J. Schmidt, G. Kawamura, S. Romeis, D. Segets, Y. Iwamoto, W. Peukert

    Physical Chemistry Chemical Physics ( Royal society of Chemistry )  19   13838 - 13845   2017年05月  [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)   共著

    酸化亜鉛に機械的衝撃を加えた際の表面酸素欠陥の生成量をラマン分光測定より詳細に調べ、欠陥生成のダイナミクスをFickの拡散理論を基に考察した。インパクト頻度を加味した独自の拡散モデルによって、高い精度で自己拡散係数の決定に成功し、さらに酸素欠陥量とアニオン(S)ドープ量に線形関係を見出した。HAADF STEM観察よりZnO(core)/ZnS(shell)構造形成を確認し、モデルの妥当性を実証した。酸化物粒子の表面修飾法として広い応用が見込まれる。ドイツエルランゲン(FAU)および豊橋技術科学大学との共同研究成果である。

  • Development of H+ emission gun using a proton conducting glass fiber

    Y. Daiko, S. Mizutani, K. Segawa, S. Honda, Y. Iwamoto

    Proc. IEEE 16th Int. Conf. Nanotech ( IEEE Xplore )  351   2016年08月  [査読有り]

    研究論文(国際会議プロシーディングス)   共著

    当研究室ではプロトン伝導性ガラスについて研究している。プロトン輸率tH=1を示すリン酸塩ガラスをファイバー化、またナノ先鋭化したH+放出エミッタ―を作製した。ガラスエミッタ―と引抜電極間に高電界を印加すると、H+が放出されることを実証した。H+銃の小型化につながる成果である。

  • Indentation-induced stress distribution and pressure effect on the resistivity of YSZ

    Y. Daiko, E. Takahashi, Y. Gueguen, H. Muto, A. Matsuda, T. Yazawa, T. Rouxel, Y. Iwamoto

    Solid State Ionics ( ELSEVIER )  286   96 - 101   2016年01月  [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)   共著

    インデンターの圧子を電極として用いて電圧を印加することで、4GPaを超える高圧力場でのYSZの電気抵抗を測定した。有限要素法(COMSOL)による圧力場と電場のシミュレーションから、酸化物イオンが伝導する際の活性化体積を決定した。これまで活性化体積の評価にはアンビルセルなど高圧装置が必要で難度が高く、活性化体積はほとんど評価されてこなかった。本手法は試料をステージにおいて圧入するだけと非常に簡便・迅速であり、さらに従来とは異なり、力学応答(弾性率など)と電気抵抗の同時評価が可能という非常に大きな利点がある。燃料電池電解質の劣化加速試験など、本手法の適用範囲が広がっている。

  • Polymer-derived amorphous silica-based inorganic-organic hybrids having alkoxy groups: intermediates for synthesizing microporous amorphous silica materials

    M. N. M. Sokri, T. Onishi, Z. Mouline, Y. Daiko, S. Honda and Y. Iwamoto

    Journal of Ceramics Society Japan   123   732 - 736   2015年09月  [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)   共著

  • Synthesis and characterization of organoamine-functionalized amorphous silica materials for CO2-sensitive membranes

    Mouline Zineb, Asai Kota, Kawai Akira, Sekimoto Koichiro, Onishi Takahiro, Daiko Yusuke, Honda Sawao, Iwamoto Yuji

    J. Ceramic Society of Japan   123   732 - 738   2015年09月  [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)   共著

  • Hydrophobicity of amorphous silica-based inorganic-organic hybrid materials derived from perhydropolysilazane chemically modified with alcohols

    M. N. M. Sokri, T. Onishi, Y. Daiko, S. Honda and Y. Iwamoto

    Microporous and Mesoporous Materials ( ELSEVIER )  215 ( 1 ) 183 - 190   2015年05月  [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)   共著

  • Synthesis of microporous amorphous silica from perhydropolysilazane chemically modified with alcohol derivatives

    M.N.M. Sokri, Y. Daiko, S. Honda, Y. Iwamoto

    Journal of Ceramic Society of Japan   123 ( 1436 ) 292 - 297   2015年04月  [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)   共著

  • Oxide ion and electron transport properties in lanthanum silicate oxyapatite ceramics

    A. Mineshige, H. Mieda, M. Manabe, T. Funahashi, Y. Daiko, M. Nishi, K. Yamaji, T. Horita, K. Amezawa, K. Yashiro, T. Kawada, H. Yoshioka

    Solid State Ionics   262 ( 1 ) 555 - 558   2014年09月  [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)   共著

  • Proton incorporation, mixed alkaline effect and H+/e- mixed conduction of phosphosilicate glasses and glass-ceramics

    Y. Daiko, T. Yamada, A. Mineshige, T. Yazawa

    Electrochemistry   82 ( 10 ) 901 - 905   2014年09月  [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)   共著

    溶融法で作製したリンケイ酸塩ガラスのプロトン伝導性に関する論文です。水素雰囲気中での通電条件によりリンケイ酸塩ガラス中にプロトンが導入されること、プロトン輸率は混合アルカリ効果の影響を非常に受けること、またSnを添加したガラスはプロトンと電子の両方を伝導する混合伝導性を発現することを説明しています。

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著書

  • Handbook of Sol-Gel Science and Technology 2nd edition

    Yusuke Daiko, Yuji Iwamoto (担当: 分担執筆 )

    SPringer  2016年07月 ISBN: 978-3-319-32100-4

    ゾル-ゲル法で作製した多孔質ガラスのプロトン伝導性に関する研究成果をまとめて概説した。

総説・解説記事

  • プロトン伝導性と表面水酸基の結合状態

    大幸裕介

    ゾルーゲルテクノロジーの最新動向 ( シーエムシー出版 )    2017年07月  [依頼有り]

    総説・解説(その他)   共著

     ゾル-ゲル法で作製したガラスは多孔質で水を吸着することで室温付近においても高いプロトン伝導性を示す。ガラスの両面に電極をつけて電位差を与えると、H+は水分子の連なった経路(水素結合ネットワーク)をいわゆるグロータス機構によって伝導する。これはバケツリレーのようにH(1)+がH(2)OH(3)と結合してH3O+イオンとなり、H(3)+がとなりの水分子に移動して、とH(1)+自身がガラス始端から終端まで移動する訳ではない。このためH+は水中での移動度が他のイオンと比べて非常に高く、近年の燃料電池自動車に搭載されている固体高分子形燃料電池用電解質膜(Nafion®)も同様の伝導メカニズムになる。ゾル-ゲル法で作製した電解質のプロトン伝導性について詳述するため、まず溶融法で作製したガラスのプロトン伝導性と対比させながら説明する。ガラス(酸化物)中でプロトンは主に水酸基(-OH基)として存在するため、このOH基の結合状態や生成ダイナミクスがプロトン伝導性に特に重要であり、これらの評価方法についても実測データを挙げて紹介する。

  • 光透過と防曇性およびその耐久性

    大幸裕介

    光の制御技術とその応用 事例集     156 - 170   2014年03月

    書評,文献紹介等   共著

  • プロトン系燃料電池用電解質

    大幸裕介, 野上正行

    ゾル-ゲル法の最新応用と展望     2014年02月

    総説・解説(学術雑誌)   共著

  • 防曇性の評価法および防曇技術

    大幸裕介

    最新 防汚・洗浄技術 ( 技術情報協会 )    2011年11月

    総説・解説(商業誌)   共著

  • 親水/撥水表面と防曇効果

    大幸裕介

    ハードコートを中心としたコーティング膜の評価技術 ( 技術情報協会 )    2011年02月

    総説・解説(商業誌)   単著

  • 酸化チタン光触媒を利用した薄膜電気化学素子の研究開発

    大幸裕介,松田厚範

    Material Stage ( 技術情報協会 )  10   43 - 46   2010年01月

    総説・解説(商業誌)   共著

  • 交互積層法によるプロトン伝導性ナノ薄膜の合成とガスセンサおよび燃料電池への応用

    大幸裕介,松田厚範

    燃料電池 ( 燃料電池開発情報センター )  8   63 - 73   2009年01月

    総説・解説(商業誌)   共著

  • イオン液体を固定化した機能性カプセルの作製と高感度化学センサへの応用

    大幸裕介,松田厚範

    ケミカルエンジニアリング ( 化学工業 )  53 ( 12 )   2008年12月

    総説・解説(商業誌)   共著

  • ゼータ電位利用集

    大幸裕介,松田厚範

    ゼータ電位利用集 ( 情報機構出版 )    2008年01月

    総説・解説(商業誌)   共著

研究発表

  • ポリマープレカーサー法によるβ-SiAION:Eu2+の合成とPL発光特性”

    飯濵準也, 濵名大樹, 大幸裕介, 本多沢雄, 岩本雄二

    平成29年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会  2017年12月  -  2017年12月  日本セラミックス協会 東海支部

  • Coカチオンドープアモルファスアルミノシリケートの合成と水素反応挙動の解析

    安藤しおり, 太田郁也, 水谷浩司, 大幸裕介, 本多沢雄, 岩本雄二

    平成29年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会  2017年12月  -  2017年12月  日本セラミックス協会 東海支部

  • Alkaline-earth metal ion dependence of H+ implantation in phosphate glass by in-situ electrochemical FT-IR analysis

    S. JEONG, Y. DAIKO, S. HONDA, Y. IWAMOTO

    The 34th International Japan-Korea Seminar on Ceramics  2017年11月  -  2017年12月 

  • 疑似燃料電池動作雰囲気における2成分リン酸塩ガラスのH+注入ダイナミクスの電気化学赤外分光評価

    JEONG Sumin, 大幸 裕介, 本多 沢雄, 岩本 雄二

    第30回 日本セラミックス協会秋季シンポジウム  (神戸大学)  2017年09月  -  2017年09月  日本セラミックス協会

  • 先鋭化したイオン伝導性ガラスを用いた局所イオン注入技術の開発

    大幸裕介  [招待有り]

    第30回 日本セラミックス協会秋季シンポジウム  (神戸大学)  2017年09月  -  2017年09月  日本セラミックス協会

  • 弾塑性解析に基づく有機無機ハイブリッド絶縁膜のボイド量推定および絶縁耐圧評価

    小田 優喜, 大幸 裕介, 本多 沢雄, 市川 幸治, 百瀬 文彦, 岩本 雄二

    第30回 日本セラミックス協会秋季シンポジウム  (神戸大学)  2017年09月  -  2017年09月  日本セラミックス協会

  • 機械的衝撃によって生成する表面ZnO酸素欠陥量のFickモデル解析および有機分子修飾

    大幸 裕介, Schmidt Jochen, Peukert Wolfgang, 岩本 雄二

    第30回 日本セラミックス協会秋季シンポジウム  (神戸大学)  2017年09月  -  2017年09月  日本セラミックス協会

  • ポリマープレカーサー法で合成したアモルファスSiAlCN系材料の水素親和性

    太田郁也, 齋藤彰太, 大幸裕介, 本多沢雄, BERNARD Samuel, 岩本雄二

    第30回 日本セラミックス協会秋季シンポジウム  (神戸大学)  2017年09月  -  2017年09月  日本セラミックス協会

  • ソーラー水素製造システムへの応用を目的としたケイ素系無機有機ハイブリッド水素分離膜の合成と評価

    真野稜大, 沖林浩平, 大幸裕介, 本多沢雄, 岩本雄二

    第30回 日本セラミックス協会秋季シンポジウム  (神戸大学)  2017年09月  -  2017年09月  日本セラミックス協会

  • シルセスキオキサンやポリシラザンを用いた有機-無機ハイブリッド膜合成

    大幸裕介  [招待有り]

    先端膜工学センター・先端膜工学研究推進機構10周年記念講演会  (神戸大学)  2017年09月  -  2017年09月  神戸大学 先端膜工学センター・先端膜工学研究推進機構

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工業所有権

  • イオン発生器

    特願 特願2017-203023 

    大幸裕介, 瀬川恭平

  • イオン発生器

    特願 特願2016-225613 

    大幸裕介、瀬川恭平

    室温の大気圧で放出可能なイオン銃に関する発明

  • イオン発生器

    特願 特願2016-056970 

    大幸裕介, 水谷聖

    ガラスファイバーを利用した新しいH+イオン銃に関する発明

  • イオン伝導性薄膜材料及びその製造方法

    特願 特願2011-189904  特開 特開2012-76988 

    大幸裕介, 矢澤哲夫, 山田 剛, 高瀬寛典, 山崎博樹

  • イオン伝導性材料及びその製造方法

    特開 特開2012-76987 

    大幸裕介, 矢澤哲夫, 山田 剛, 高瀬寛典, 山崎博樹

学術関係受賞

  • The 17th International Sol-Gel Conference 「Donald R. Ulrich Award 2013」

    2014年08月   International Sol-Gel Society  

    受賞者:  大幸裕介

  • 日本セラミックス協会協会賞(進歩賞)

    2013年06月   日本セラミックス協会  

    受賞者:  大幸裕介

  • (財) 電気化学会 田川記念固体化学奨励賞

    2013年03月   (財) 電気化学会  

    受賞者:  大幸裕介

  • 6th Asian Conference on electrochemical power sources (Best Paper Award)

    2012年01月   Asian Conference on electrochemical power sources  

    受賞者:  大幸裕介

  • 日本セラミックス協会 21世紀記念国際交流賞 (倉田元治 賞)

    2011年06月   日本セラミックス協会  

    受賞者:  大幸裕介

科研費(文科省・学振)獲得実績

  • 電気化学的なプロトン注入とH+ダイナミクスの解明及びガラスの新機能発現(国際共同研究強化)

    平成27年度 第8回国際共同研究加速基金

    研究期間:  2016年04月  -  2019年03月  代表者:  大幸裕介

    電気化学ポテンシャル差などを利用してガラスにH+が導入されることを見出し、H+導入量と速度を定量し、またH+導入に伴うガラスの力学および光学特性がどのように変化するか詳細を調べています。仏国レンヌ第一大学のT. Rouxel教授研究室に滞在して、H+導入による構造変化の理論的な解析を進めるとともに、Face to Faceで海外有力機関と強固な連携を構築したいです。世界の研究動向を早期に捉え、また成果を最初に広く発信することを目指しています。

  • 電気化学的なプロトン注入とH+ダイナミクスの解明及びガラスの新機能発現

    基盤研究(B)

    研究期間:  2015年04月  -  2018年03月  代表者:  大幸裕介

    ある種のガラスを水素雰囲気中(活性電極)で通電すると、ガラスのOH基濃度が増大し(H+が注入される)、またガラス中にH+が注入されると電気および光学活性が大きく変化することが明らかになってきました。本研究では独自のin-situ赤外分光装置やH+注入下でのガラスのクリープ挙動の解析から、注入したH+とガラスの機能性との関係を学術的に明らかにすることを目指しています。またその知見を活かして新しい機能性ガラスの開発につなげます。

  • 医療用途を指向したレーザーポインタサイズのイオン銃開発および細胞付着・活性評価

    挑戦的萌芽研究

    研究期間:  2016年04月  -  2019年03月  代表者:  大幸裕介

    イオン伝導性ガラスをファイバー化・先鋭化して電界印加するとファイバー先端からイオンが放出されることを見出し、さらに10cm程度まで小型化したイオン銃を試作しました。本研究では試作機の性能を向上させて手のひらサイズのポータブルイオン銃を開発します。兵庫県立大学の町田幸大先生(博士[再生医科学])と共同で、細胞付着や細胞活性に及ぼすイオン注入の効果を定量的に明らかにして、将来のイオンを活用した医療技術などにつなげます。

  • プロトン伝導性ガラスファイバーのナノ先鋭化による局所H+注入技術の開発

    挑戦的萌芽研究

    研究期間:  2013年04月  -  2016年03月  代表者:  大幸裕介

    プロトン伝導性ガラスをファイバー化、先鋭化して電界印加することでH+がファイバーから放出されると期待して、それを実証する真空装置を組み上げました。メニスカスエッチングによって1マイクロメートル以下に先鋭化することで、数 kV/cmの電界強度によってイオンが放出されること、放出されるイオンはH+であること、また適切にイオン供給を行うことで連続的にイオン放出可能であることなどを実証しました。

  • 圧子圧入によるGPa級高圧インピーダンス測定法の確立と新規ガラス電解質の開発

    若手研究(A)

    研究期間:  2011年04月  -  2014年03月  代表者:  大幸裕介

    圧力一定でイオン導電率の温度変化を測定すると活性化エネルギーが算出され、他方温度一定で導電率の圧力変化を測定すると活性化体積(ΔV)が求められます。ΔVはイオンがホッピングする際の構造緩和の指標で、超イオン伝導体と呼ばれる電解質はこのΔVが1 cm3/mol程度と小さいです。イオン伝導メカニズムの詳細を調べるうえでΔEとΔVの両方を調べることが効果的であるものの、ΔV評価にはGPa級の圧力可変が必要なためこれまでほとんど評価・検証がなされていませんでした。材料の力学応答を調べる目的で良く用いられる圧子圧入試験(インデンテーション)では、圧子直下に数GPaの応力場が発生し、この応力場を利用してインピーダンスを評価することができればΔVの決定のみならず力学特性(粘弾性や硬度など)も同時に評価可能であると着想しました。そのような評価が可能な装置を作製して、実際にYSZに対して迅速・簡便にΔVや弾性率の決定が可能であることを実証しました。さらに有限要素解析により実験値の精度や妥当性を検証しました。

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その他競争的資金獲得実績

  • ガラスファイバーを利用した新規高効率イオン注入装置の開発

    提供機関:  文部科学省  研究成果最適展開支援事業(A-STEP)【フィージビリティスタディ(顕在化タイプ)】

    研究期間:  2015年01月  -  2015年12月  代表者:  大幸裕介

    銀イオン伝導性ガラスファイバーに電界印加することで、ガラスファイバーからのAg+イオン放出を初めて実証しました。ターゲット基板に電子供給することでAgナノ粒子の析出も可能であり、今後はAgナノ粒子アレイなど局所Ag+注入の新展開を精力的に進めていきます。

  • 300~500℃で動作する低コスト燃料電池の開発および耐久性評価

    提供機関:  文部科学省  研究成果最適展開支援事業(A-STEP)【フィージビリティスタディ(顕在化タイプ)】

    研究期間:  2011年  -  2012年  代表者:  大幸裕介

    リンケイ酸塩ガラスを電解質に用いて500℃で発電する燃料電池を試作した。1000時間を超えて開回路電圧に低下は見られず、当該温度域で熱的・化学的に安定であることを実証した。また電極を工夫することで出力は増大した。ただし電極・電解質界面に剥離も見られ、この問題は1年間で解決に至らなかった。

  • スピノーダル分相ガラス電解質による低コスト・高効率燃料電池の開発

    提供機関:  文部科学省  研究成果最適展開支援事業(A-STEP)【フィージビリティスタディ(探索タイプ)】

    研究期間:  2010年  -  2011年  代表者:  大幸裕介

    燃料電池の低コスト化及び高効率化を実現するために,500℃前後の温度域で高いプロトン伝導性を示し,耐久性に優れる安価なガラス電解質の開発に取り組んだ。ケイ酸塩ガラスの分相現象を利用してガラス組成を検討することで,潮解せず化学的に安定でかつ500℃付近でプロトンのみが伝導する全く新しいガラス電解質の作製に初めて成功した。500℃において、導電率は600時間を超えて全く低下することなく安定であり、また水中に1週間以上浸漬してもガラスが溶解することは無かった。500℃での燃料電池発電試験において、開回路電圧は1.1 Vと高く、燃料電池電解質として応用可能であることを研究期間内に実証した。

共同研究実施実績

  • 低融点ガラスの粘弾性評価

    提供機関:  

    研究期間: 2016年04月  -  2017年03月  代表者: 大幸裕介

    様々な温度・条件におけるガラスの粘弾性・クリープの解析

 
 

学会・委員会等活動

  • 2012年04月
    -
    2016年03月

    日本セラミックス協会   行事企画委員