バイオ機能高分子化学研究室
教授
堤
宏守
,
助教
片山
祐
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x化石燃料
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私たちの研究グループでは
高分子化学
・
電気化学
を基礎として、新しい特性
を持った
機能性マテリアル
(高分子材料や有機・無機材料)を
「生み出すこ
と」
さらにその魅力的な機能の作用メカニズムを理解し
「触媒設計に応用
すること」
を目指して研究を進めています。
当研究室での研究の進め方の特徴は、
自分たちの手で研究対象となる機能
材料の調製からキャラクタリゼーションまで行い、更に一歩進んで、応用
を視野に入れた材料評価までを行う
ことです。このため、基礎的な有機合
成技術や電気化学測定から専門的な材料の評価手法まで幅広く習得するこ
とができます。
最近の代表的な研究テーマ
テーマ１
新しい機能をもつ高分子材料の開発
エネルギー・環境問題を解決したり、次世
代の医療に応用できる魅力的な高分子材料
の開発に挑戦しています。例えば、電界紡
糸法(エレクトロスピニング法)を用いること
で、繊維径が100 nm程度の機能性高分子ナ
ノファイバーを作製できます。高分子材料
を適切に設計することで、これらを電池の
電極活物質や医療材料への応用を目指して
います。また、近年注目されている有機ー
無機ハイブリッド材料の設計・合成にもチャ
レンジしています。
工学部応用化学科・創成科学研究科化学系専攻
バイオ機能高分子化学研究室
教授 堤 宏守,
助教 上野 和英
私たちの研究グループでは
高分子化学
・
電気化学
を基礎として、
新しい特性を持った
機能性マテリアル
（高分子材料や有機・無
機材料）
を「生み出すこと」を中心に研究しています。ここで言う、
「生み出す」は新しい化合物を合成するということだけに捉われず，
既にある化合物であってもその形状を変えたり，複数の化合物を混
合・複合化したりすることにより新材料を創出することを意味します。
当研究室での研究の進め方の特徴は、自分たちの手で研究対象とな
る機能材料の調製からキャラクタリゼーションまで行い、更に一歩進
んで、応用を視野に入れた材料評価までを行うことです。このため、
基礎的な有機合成技術や電気化学測定から専門的な材料の評価手法ま
で幅広く習得することができます。
最近の代表的な研究テーマ
電界紡糸法を用いた新しい機能を持つ繊維などの開発
金属極細チューブの調製と応用研究
高圧電源
ポリマー溶液
極細繊維でできた不織布
電界紡糸法（エレクトロスピニング
法）を用いると繊維径数 100nm 程度の
ナノファイバー（極細繊維）が比較的容
易に作製できます。この方法を用いて
様々な機能性高分子ナノファイバーやそ
の不織布を作製しています。例えば、硫
黄も極細繊維化でき、不織布が作製可能
です。現在、これを電池の電極活物質と
して応用することを検討しています。そ
の他、生体適合性高分子から成るナノ
ファイバーを用い、医療材料への応用を
目指した研究も行っています。
ターゲット電極
硫黄の極細繊維
硫黄の不織布
上記の電界紡糸法で得られたナノファ
イバーを鋳型にして、無電解めっき法と
いう方法でファイバー表面に金属や金属
酸 化 物 を 析 出 さ せ た 後 、 鋳 型 の フ ァ イ
バーを加熱分解もしくは溶媒抽出により
除 去 す る と 金 属 ・ 金 属 酸 化 物 の ナ ノ
チューブができます。
このような金属，あるいは金属化合物
極細中空繊維は，高性能な電池用電極，
触媒，中空部分を用いた物質輸送，物質
分離などに応用できると考えられており，
私たちもそれらへの応用を視野に入れた
研究を行っています。
電界紡糸で得られた
ナノファイバー
（鋳型）
ナノファイバー表面
上に金属・金属酸化
物を形成
鋳型を模った
ナノチューブ
無電解めっき
加熱分解 or 溶媒抽出
酸化銅
極細チューブ
硫化銅
極細チューブ
教授
堤
宏守
,
助教
片山
祐
新しい機能をもつ
高分子材料の開発
機能性高分子ナノファイバー
機能性高分子不織布
BaTiO3 HO O OH Si HO OH O O
+ H2O
新規高分子の設計・合成
興味 興味 興味
興味のある人はのある人はのある人はのある人は是非研究室見学是非研究室見学是非研究室見学是非研究室見学 （
（ （
（本館本館本館本館404404404）に404）に）に）に来てください来てください来てください来てください！！！！
配属を希望される皆様へ
：ある
程度の高度な専門性と仕事の展
開力を身に着けるために，修士
課程や博士課程に進学・修了さ
れることをお勧めしています。
経済的な面で悩む人もあるか
と思いますが，各種の奨学金制
度（学生支援係で聞いてみて下
さい。（本館1階・事務室））
なども活用して，自分の人生を
切り開いていって下さい。
高性能二次電池のための新しいポリマー電解質の開発
ポストリチウムイオン電池の新規正極材料、電解液の開発
電池を電気自動車用や定置型電力貯蔵用に 大型化する際、通常の可燃性液体電解質の使 用は安全性の面で問題視されています。そこ で 、我 々 は 液 体電 解 質 に 代 わる 不 燃 性ポ リ マー電解質の開発を行っています。固体のポ リマー電解質を用いることで、電解質の液漏 れ防止、電池の軽量化や薄型化，形状の自由 化も可能となります。
一般のポリマー電解質はイオン伝導性が低 いことが課題です。高性能な二次電池を実現 するため、当研究室では様々な分子設計によ り高いイオン伝導性を示すポリマー電解質の 研究を行っています。
最近、リチウムイオン電池に代わる新しい高 エネルギー密度化電池への期待が高まっていま す。これまで様々な電池がポストリチウムイオ ン電池として提案されてきましたが、我々はそ の中でもリチウム硫黄電池、リチウム空気電池、 マグネシウム等の多価金属を用いた新規二次電 池に注目して研究を行っています。
このような新しい電池の実現には従来のリチ ウムイオン電池とは異なった考えに基づく電極 材料、電解液の開発が を握ります。具体的な 研究例として、(i) 新規硫黄化合物を用いた硫黄 系正極、(ii)新規マグネシウム系電極材料・電解 液、(iii)リチウム硫黄電池、リチウム空気電池 に適したイオン液体系電解液の開発などが挙げ られます。
∼∼∼∼∼∼∼
研究室での生活について
∼∼∼∼∼∼
グローブボックスを用いた実験（禁水・不活性雰囲気下） 新規イオン液体系電解液
負極
リチウム硫黄電池
電解液
硫黄系 正極
ポリマー電解質 （例）
電気化学測定
高分子中のLi+溶媒和とイオン伝導
コアタイム
：月∼金9:00 17:00 です。意欲のあるメンバーは土日でも研究室に
来て実験をしています。定期的に雑誌会（半期に1回）、研究報告会（月1回程
度）を行っています。
イベント
：研究成果が纏まると学会等で発表する機会があります（高分子学会、
電池討論会など）。研究以外には、お花見、研究室OB,OGの皆さんとの交流会
も恒例になっています。その他、不定期で飲み会等随時あります！
バイオ機能高分子化学研究室 教授 堤 宏守, 助教 上野 和英
研究室 研究室 研究室
研究室 ・ 会 クラウンプラザホテル
秋刀魚会 学会参加した夜の飲み会
BaTiO3
バイオ機能高分子化学研究室
教授
堤
宏守
,
助教
片山
祐
次世代の自動車として少しずつ普及が進んでいる電気自動車(EV)ですが、その価格・性能の要とな
るリチウムイオン電池には改良の余地がまだまだあります。私たちは電気自動車など二次電池を利
用するデバイスをより高性能に、そしてより安全なものとするために、リチウムイオン電池、さら
にはリチウムイオン電池に代わる次世代電池に関連する新たな材料の開発を進めています。
みなさんは「燃料電池自動車」を知っていますか？燃料電池自動車(FCV)は、電気自動車とは少し
異なり、水素と酸素を燃料として自ら発電し、その電気を使って動く自動車のことです。その技術
の中心は発電に用いる燃料電池であり、私たちはこの燃料電池に利用できる新しい電極触媒・電
解質材料の設計に挑戦しています。
コアタイム :
月∼金9:00∼17:00です。意欲のあるメンバーは土日でも研究室に来て実験をしてい
ます。定期的に雑誌会(半期に1回)、研究報告会(月1回程度)を行っています。
イベント :
研究成果がまとまると学会等で発表する機会があります(高分子学会、電池討論会など)。
研究以外には、花見、研究室OB,OGの皆さんとの
交流会も恒例になっています。その他、不定期で飲
み会等随時あります!
配属を希望される皆様へ :
ある程度の高度な専門性
と仕事の展開力を身に着けるために，修士課程や博
士課程への進学・修了をお勧めしています。経済的
な面で悩む人もあるかと思いますが、各種奨学金制
度(学生支援係で聞いてみて下さい。(本館1階・事
務室)) なども活用して、自分の人生を切り拓いて
いって下さい。
テーマ２
より安全で高性能な電気自動車の実現へ
テーマ３
未来の自動車「燃料電池自動車」
研究室での生活について
複数の海外研究機関
(MIT, DTU
など
)
と協力関係にあります。研究留学に興味がある方はサポートします。
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金属ナノチューブ電極の開発
電極
電解質
酸素還元反応、
水素酸化反応など
電極｜電解質界面の設計
触媒
新しい相互作用を 応用した界面設計 高活性・高耐久性の実現！
電極の構造設計 ＋組成の最適化
触媒性能の向上！
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次世代二次電池の開発
新規ポリマー 電解質膜の合成
Li負極 Li負極
電解質 電解質
空気極 硫黄系
正極
リチウム硫黄電池 リチウム空気電池
高分子中のLi＋
伝導パスの設計
新規ポリマー電解質の開発
Li＋
イオン液体を用いた 新規電解質のデザイン
