第5章　化学工学専攻の研究と教員

化学工学専攻は、化学および関連技術を中心に、製品を環境に配慮し、効率的、省エネルギー的、経済的に生産する課題の解決を掲げています。

専攻ページはプロセス解析工学、プロセス要素工学、プロセスシステム工学、超臨界溶媒工学研究センター、協力講座を掲載し、燃焼、機能材料製造、バイオマス利用、超臨界状態を使う製造を研究例に挙げています。

化学反応そのものだけでなく、熱や物質の運ばれ方、分離、装置形状、制御、コスト、環境負荷までを同じプロセスとして考えます。研究計画では、自分が扱う尺度と、その結果が次の尺度へどう渡るかを説明します。

青木秀之は東北大学大学院工学研究科化学工学専攻プロセス解析工学講座の教授として研究者紹介に掲載されています。

青木研究室は、高炉内の微粉炭燃焼、コークス強度、自動車塗装の微粒化・塗着、低NOx噴霧燃焼、カーボンブラック凝集体形状を研究テーマに掲げています。

共著論文は、液滴衝突中の複数フレーク粒子を三次元追跡する画像法を開発し、初期半径位置と最大移動距離の関係を解析しました。次元解析による予測式を作り、有効粘度を用いて非ニュートン流体にも拡張しています。

対象は液滴内の粒子、測定は画像と明るさ、モデルは無次元式、検証は実験と数値計算の比較です。志望理由では「塗装が面白い」だけでなく、どの量を測り、どのモデルを確かめたいかまで分けます。

対象装置、入口条件、観測量、支配無次元数、検証データを矢印で結び、自分が追加したい条件を色分けします。モデルの置換と実験条件の追加を混同しない図にします。

確認した教員・研究室・入試資料には、青木教授の2027年度受入れ人数、志願者ごとの指導可否、掲載設備を入学直後から使用できるかは記載されていません。

久保正樹は東北大学大学院工学研究科化学工学専攻プロセスシステム工学講座・物質制御プロセス工学分野の教授として研究者紹介に掲載されています。

研究者紹介は微粒子工学、超音波化学、反応速度論を研究キーワードとし、研究室公式ページは表面修飾ナノ粒子の分散、分子動力学、超音波を用いる化学プロセスを掲載しています。

共著論文は、流通式超臨界水熱合成のT字混合器と挿入管付き混合器を数値計算で比較しました。挿入管付きでは高温域と再循環が小さくなり、挿入位置によって高温域と流れの停滞位置が変化しました。

混合器形状を変数、温度分布・再循環・停滞を応答として比べる研究です。「よく混ざる」を感想で終えず、粒子生成に関係する熱流動の指標へ分解しています。

研究計画では、管径、挿入位置、流量など操作できる量と、温度均一性、再循環域、滞留時間など評価する量を二列にします。次に計算条件を実験でどう確認するかを書きます。

確認資料には、久保教授の2027年度受入れ人数、入試成績による配属方法、志望すれば同研究室へ配属されるという保証は掲載されていません。

渡邉賢は東北大学大学院工学研究科附属超臨界溶媒工学研究センター・システム開発部の教授として研究者紹介に掲載され、化学工学専攻ページには渡邉研究室が掲載されています。

システム開発部は、天然物の高付加価値化、水熱・超臨界流体を使う炭素材料、CO2分離・固定化に関わる溶媒物性、リチウムイオン電池とプラスチックの再資源化を研究テーマに掲げています。

共著論文は、デカン酸で表面修飾したセリアナノ粒子の見かけモル質量を分析遠心で評価しました。浮力・拡散と遠心力の釣合いに加え、摩擦を含むモデルも比較し、二つの方法の差を非理想性などと関連付けています。

表面修飾ナノ粒子は、単なる固体粒ではなく溶媒との相互作用を持ちます。沈降の観測から見かけモル質量を求めるとき、どの力をモデルに含めたかが結果の差になります。

研究計画では、直接測る粒径・沈降曲線・質量変化と、モデルから求める見かけモル質量を分けます。モデルAとBで差が出た理由を、無視した力や溶媒–粒子相互作用から検討します。

確認資料には、渡邉教授が2027年度に個々の志願者を受け入れるか、研究テーマごとの定員、掲載装置の利用開始時期は示されていません。