北大で、次世代のエネルギー问题を解決するカギとなる材料の開発が進んでいる、そんな噂を聞きつけて、その材料を研究している能村貴宏さん（工学研究院 准教授）にインタビュー。能村さんの着目するエネルギーは熱。热が次世代エネルギーになるって一体どういうこと？
【奥本素子?颁辞厂罢贰笔准教授】
次世代エネルギー材料の研究が北大で进行中と闻いたのですが、いったいどんな研究なんですか。
简単に言うと热をためてエネルギーとして使うための材料を研究しています。蓄热材というのですが、蓄热材と闻いて何かイメージするものありますか？
何だろう…家を建てるときに壁に入れる発泡スチロールみたいなもの、とか？
それは断热材です。蓄热材は、热を利用したり、保管したりできる材料です。
例えば、ハンバーグを食べに行ったときに、自分で好みの焼き加减が调整できるように热い石が付いてくることありませんか？あれは高温の热を石にためているので蓄热材と言えます。そして実は水も蓄热材なんです。オール电化の家では、夜间の电力をお汤にためて、その热を日中に使うことで、蓄热材として利用されています。
へー、蓄热材って意外に身近ですね。でも热い石の话を闻いていたら、结构原始的なシステムに闻こえます。いったい、どこに研究の种があるんでしょう？
実は蓄热の状态には二つあって、一つは顕热（けんねつ）、つまりエネルギーを加えれば加えるほど温度が上昇する状态です。例えば、水も热を加えれば加えるほど温度が上がりますよね。
ただ、水も一旦沸腾してしまうと、液体から気体になる途中の温度が一定で変わらない状态が続きます。その状态を潜热（せんねつ）といいます。潜热の状态だと一定の温度で、たくさんの热をためることができます。
材料によって、潜熱の温度が違うので、材料を変えるといろいろな幅の温度をためることができます。この潜熱状態の物質を利用して蓄熱することを潜熱蓄熱材、PCM（Phase Change Material）といいます。
物质の状态が変化するままを闭じ込めるって难しそう。
そうなんですよ。潜热状态は热を闭じ込めるのには向いているのですが、状态が変化すると体积が増えたり、他の物质と反応するため不安定です。その物质をどれだけ安全に、そして安定的な状态にしておけるかが材料开発のポイントになります。
これを可能にしたのが、北大チームが开発した丑-惭贰笔颁惭です。丑は北大の头文字です。そして笔颁惭は先ほどお伝えした潜热蓄热材。惭贰はマイクロエンカプセルの略で、30マイクロのカプセルの中に闭じ込めたという意味です。この砂みたいなものが丑-惭贰笔颁惭です。インスタ映えはしないかもしれないけど(笑)。
これはどんな材料で作られるんですか？
酸化したアルミニウムであるアルミナで作られています。アルミナはとても安定した物质で、地球上に多く存在します。外侧はアルミナ、中はアルミニウムとシリコンの合金でできています。アルミニウムだと水よりも数倍热をためることができます。そして660℃ほどの高温をためることができるんです。
しかもバインダーと呼ばれる粘度のある材料を混ぜると、粘土のようにいろんな形の材料を作ることができるんです。
确かに、アルミホイルって保温で使うときありますもんね。身近な材料でできているんですね。でも、わざわざ热を闭じ込めなくても、电気をためておける电池があるのでは？
これまで热のエネルギーはうまく使えていなかったんです。电気や光などもあらゆるものが热になります。なので、いらなくなった热をためておき、电気に変えてあげるということができれば、エネルギーの幅が広がります。
また电気だとあまりためることができません。それに比べ、この蓄热システムだと安定的にエネルギーをためることができるんです。
そしてバッテリーだと热暴走が起きることがあるんですが、蓄热材だとその部分の心配もありません。何より既存の电池より丈夫で安い！と考えられています。
なるほど。これまで使われていなかった热をうまくエネルギーに変えてあげられるかもしれないんですね。
热をたくさん出している场所は颁翱2もたくさん出しています。例えば製鉄所は日本の一次エネルギーの10％を使っているんですが、その约半分の5％は排热されるだけで使われていないんですよ。工场では、生成过程で使う温度が违います。例えば800℃の温度は一つの工程にしか使えない。违う工程に热を利用する际には、今は水蒸気で运ぶようにしているのですが、水蒸気の温度は约180℃なので高温の热を水蒸気の温度に下げる际にロスしてしまうんです。なので、高温で热をためられる蓄热材があればそのロスがより少ないと考えられます。
また、最近ですと再生可能エネルギーで太阳热発电というシステムがあったり、风力発电でもそこから出る热をうまく利用できないかという研究も进んでいます。热をエネルギーとして使いたい场合、この研究が応用できると思います。
もともと能村さんはエネルギー问题に兴味があったんですか？
最初は宇宙の研究がしたかったんですが、大学を进むにつれ、もっと地球のことをやりたいなと思い始めました。选んだ研究室の秋山友宏教授が材料科学だけでなく、机械工学や化学工学といった幅広い分野にまたがって研究されていました。そのため、材料工学の研究室にいながら、最初は化学工学をやっていました。そこで出会ったのがこの蓄热材です。
材料を研究しても使われなかったら意味がないので、この材料の使われ方のアイデアも含めて提案していく必要があります。マイクロカプセルに材料を闭じ込めるという作り方も今までなかったため、その安全性やふるまいも研究しないといけません。
材料の开発から応用まで研究していくって大変そう。
応用开発についての研究をしていると、応用の场面からたくさんの课题が出てきます。応用で出てきた课题を解决するには、また学问が必要です。なので基础研究の种が応用研究からどんどん出てくる、応用と基础が重なる部分が一番面白いと考えています。
この研究は产业界も注目されているのですか？
いくつかの共同研究が进みつつあります。この材料が実装化にあたりステークホルダーを想定すると、まずマイクロカプセルを製造する材料メーカー、そしてその材料から部品を作るセラミック加工メーカー、そしてその部品からシステムをくみ上げるメーカーとの共同が必要になります。その先にこの材料を使って製品を作るユーザー公司がいます。ユーザー公司と直接协力して使い方を一つに绞るよりも、上流工程の材料加工メーカーと组み、いろんな使い方をしてもらえるような产学连携のあり方を考えています。
热エネルギーは他のエネルギーに比べて、まだ目立たない存在です。先日、狈贰顿翱（新エネルギー?产业技术総合开発机构）の委託事业に採択されて、共同研究が本格的に始まることとなりました。もう自分から旗を振って、热エネルギーの実装化のモデルを作っていこうと思っています。
自分の作った材料が社会に使われるところまでに立ち会うなんてわくわくしますね！一方、能村さんの研究は、まだ开発段阶のこの技术が社会にどう使われるのかを考える新たな目标検讨のためのビジョン策定（ミレニア?プログラム）にも採択されていますよね。まだ実装化されていない技术がもたらす未来について考えるってどういうことなのでしょうか？
ムーンショットというのは、闯厂罢の助成する大型研究开発事业ですが、ミレニアム?プログラムは2050年の社会像から技术を考える调査研究プロジェクトです。僕たちの研究はエネルギーの研究ですが、丑-惭贰笔颁惭が导入されたとして、エネルギーの不自由から自由になる社会ってどういう社会なのかなって考えることかな、と考えています。
今あるエネルギーの限界から自由になった时、エネルギーだけでなく、もっと他の限界からも自由になるんじゃないかなと思っています。じゃあその限界って何だろう、ということを、自分だけでなく违う分野の研究者や公司、市民の方みんなと考え始めています。
