2022/07/15 更新

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イソベ カズマ
磯部 和真
ISOBE Kazuma
所属
自然科学学域 助教
職名
助教

学位

  • 博士(工学) ( 2020年3月   東京工業大学 )

  • 修士(工学) ( 2017年3月   東京工業大学 )

  • 学士(工学) ( 2015年3月   東京工業大学 )

研究キーワード

  • 熱ふく射

  • 熱工学

研究分野

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 熱工学

学歴

  • 東京工業大学   School of Engineering  

    2017年4月 - 2020年3月

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    国名: 日本国

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  • 東京工業大学   Graduate School of Science and Engineering  

    2015年4月 - 2017年3月

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    国名: 日本国

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  • 東京工業大学   School of Engineering  

    2011年4月 - 2015年3月

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    国名: 日本国

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論文

  • Resonance modes of a metal-semiconductor-metal multilayer mediated by electric charge 査読

    Kazuma Isobe, Katsunori Hanamura

    Journal of Physics Communications   6 ( 4 )   045006 - 045006   2022年4月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:{IOP} Publishing  

    DOI: 10.1088/2399-6528/ac678f

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  • Absorptivity Control Over the Visible to Mid-Infrared Range Using a Multilayered Film Consisting of Thermochromic Vanadium Dioxide

    Kazuma Isobe, Minoru Tomioka, Yutaka Yamada, Akihiko Horibe

    International Journal of Thermophysics   43 ( 3 )   2022年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s10765-021-02944-4

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s10765-021-02944-4/fulltext.html

  • Experimental study of evaluation of dynamical utilization of a microencapsulated phase change material slurry based on temperature range matching analysis

    Zhengyin Yuan, Kunfeng Liang, Yonghao Xue, Yutaka Yamada, Kazuma Isobe, Akihiko Horibe

    International Communications in Heat and Mass Transfer   130   105788 - 105788   2022年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier {BV}  

    DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2021.105788

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  • コンピュータグラフィックソフトを応用したふく射の指向性の汎用的評価手法 査読

    磯部 和真, 山田 寛, 堀部 明彦

    日本伝熱学会論文集   30 ( 2 )   23   2022年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:社団法人 日本伝熱学会  

    DOI: 10.11368/tse.30.23

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  • Wettability Difference Induced Out-of-Plane Unidirectional Droplet Transport for Efficient Fog Harvesting

    Yutaka Yamada, Eiji Sakata, Kazuma Isobe, Akihiko Horibe

    ACS Applied Materials & Interfaces   13 ( 29 )   35079 - 35085   2021年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society ({ACS})  

    DOI: 10.1021/acsami.1c06432

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  • Enhancement of spectrally controlled near-field radiation transfer by magnetic polariton generated by metal–insulator–metal structures

    Yuji Taniguchi, Kazuma Isobe, Katsunori Hanamura

    Applied Thermal Engineering   183   2021年1月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    © 2020 Elsevier Ltd Near-field radiation transfer between a metal–insulator–metal (MIM)-structured emitter and receiver was investigated through numerical simulation using a finite difference time domain (FDTD) method. Both the emitter and receiver consist of a squared-island-type metal array composed of nickel (Ni), an insulator layer composed of silicon dioxide (SiO2), and a metal substrate composed of nickel (Ni). The emitter and receiver were set up with a vacuum gap of a few hundred nanometers. The results showed that the near-field radiation flux was enhanced by a factor of approximately four, when compared to that between blackbody surfaces. Simultaneously, the enhancement was spectrally controlled over frequencies ranging from 9 × 1014 to 20 × 1014 rad/s (approximating to a wavelength range of 0.9 to 2.1 μm) depending on the size of the squared island. Images of the magnetic field in both the emitter and receiver clarified that the spectrally enhanced radiation flux was caused by the magnetic polariton (MP)) generated in the insulator between the squared-island metal and the substrate metal when the frequency of the MP coincided with that of the near-field radiation. Moreover, the resonance mode between the frequencies of the MP and near-field radiation was predicted by an impedance model that considered the capacitance between the islands in the emitter and receiver, in addition to the conventional circuit of a MIM structure.

    DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2020.116041

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  • Spectral absorptance of a metal-semiconductor-metal thin-multilayer structured thermophotovoltaic cell

    Kazuma Isobe, Ryota Okino, Katsunori Hanamura

    Optics Express   28 ( 26 )   40099 - 40111   2020年12月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    © 2020 Optical Society of America under the terms of the OSA Open Access Publishing Agreement. Spectral absorptance of a metal-semiconductor-metal (MSM) thin-multilayer structured thermo-photovoltaic cell was experimentally investigated. A MSM consists of a thin GaSb-semiconductor sandwiched between a top fishnet-type electrode and a flat backside electrode made of gold. A thin GaSb layer was grown on a substrate made of InAs using molecular beam epitaxy, and then all of the InAs substrate was removed using wet etching. The GaSb film was bonded on a surface of gold, which was sputtered on a Si substrate, using a van der Waals bonding method. The top fishnet-type electrode was made using electron beam lithography and a lift-off process. In the case of a 115 nm thick GaSb layer and a square fishnet aperture of a 300 nm × 310 nm size, the spectral absorptance of MSM reached a local peak (95%) at a wavelength of 1.66 µm, which is similar to spectra predicted by numerical simulation. Moreover, the equivalent resonance cavity model and LC circuit model functioned well to indicate the wavelength of several distinct peaks of absorptance.

    DOI: 10.1364/OE.410828

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    PubMed

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  • Selective absorption of a thermophotovoltaic cell using a thin semiconductor and a top fishnet-structured electrode

    Kazuma Isobe, Katsunori Hanamura

    International Journal of Heat and Mass Transfer   134   807 - 814   2019年5月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    © 2019 Elsevier Ltd The electromagnetic field around a thermophotovoltaic (TPV) cell made of a metal–semiconductor–metal (MSM) multilayer with a square-grid electrode layer, referred to as a fishnet layer, was numerically calculated using a three-dimensional finite difference time domain method to obtain the absorptance of the MSM multilayer. In this study, gold and gallium antimony assumed to be materials of the metal and semiconductor layer, respectively. Even if there was no top metal layer, several peaks of absorptance were observed because of the optical interference inside the gallium antimony thin film. Here, the peak wavelength shifted to a shorter wavelength region by placing a fishnet layer on the gallium antimony layer. Moreover, the wavelength of the first peak of the optical interference could be adjusted at the active range of wavelength from 0.8 um to 1.8 um for the TPV cell made of gallium antimony for a practical power generation system. As a result, even in a several hundred nanometers thickness of semiconductor, a 60% of radiant energy absorbed could be concentrated in the active range of wavelength that is defined as a spectral efficiency. From the simulation results with an equivalent waveguide model, the shift of the first peak using the fishnet layer could be described using a dispersion relation of the waveguide, which was fulfilled with gallium antimony. Moreover, the superposition of different resonant modes originated from the waveguide-like structure and strip-wired structure affected the spectral absorption of the MSM multilayer when the wall of the fishnet structure was expanded.

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.01.087

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  • Analyzation of the first and second orders of resonant modes around metal-semiconductor-metal trilayer

    Kazuma Isobe, Katsunori Hanamura

    Proceedings of the International Symposium on Radiative Transfer   2019-June   337 - 344   2019年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    © Begell House Inc. 2020. Electromagnetic fields around metal-semiconductor-metal (MSM) multilayers with a squared island top layer were calculated numerically, and their spectral absorptances were evaluated. The top and bottom metal layers were set to be gold; however, the intermediate semiconductor layer was set to be gallium antimony (GaSb). With a squared island top gold layer, the first peak shifted to a longer wavelength range. Uncharted second peaks emerged from 1.0 to 2.0 μm when the island width was longer than 300 nm. By observing the distributions of the z-directional electric fields at the wavelength of the absorptance peak, it was clarified that the second peak of absorptance was generated by horizontal directional Fabry-Perot interference inside GaSb layer depending on the width of the island. Moreover, the first peak could be described using the LC equivalent circuit model in the condition with wide distance between two islands. However, it was indicated that the LC circuit model needed a correction about capacitance between the upper and ground layer in the condition with narrow distance between two islands.

    DOI: 10.1615/RAD-19.410

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  • Spectrally enhanced near-field radiation transfer using nanometer-sized pillar array structured surfaces

    Kazuma Isobe, Daisuke Hirashima, Katsunori Hanamura

    International Journal of Heat and Mass Transfer   115   467 - 473   2017年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    © 2017 Elsevier Ltd This study shows that near-field radiation transfer is spectrally enhanced using nanometer-sized square pillar array structured surfaces, which are faced toward each other with a vacuum gap of a few hundred nanometers. In this case, the emitter exhibits a temperature of 1000 K, while the receiver exhibits a temperature of 300 K. Moreover, the pillar array structured surfaces made of aluminum-doped zinc oxide (AZO) were assumed. The electromagnetic fields inside AZO and in the vacuum gap were calculated using the finite difference time domain numerical simulation method, which uses a spherical emission source with a sinusoidal modulated Gaussian pulse distributed inside the AZO. As a result, there are local maximum radiation fluxes at the fundamental frequency originating from the Fabry–Pèrot interference between the fundamental wavelength and the pillar height, at its second and third harmonic frequencies, and at the asymptote frequency of the surface wave relating to the plasma frequency. The most striking feature is that the radiation flux at the fundamental frequency becomes more than 30 times higher than that for the far-field blackbody radiation transfer by using a pillar width and a channel width of 80 nm, because the electromagnetic energy emitted spherically is collimated in the direction from the emitter to the receiver.

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.07.075

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講演・口頭発表等

  • 酸化バナジウム(Ⅳ)を用いた多層膜メタマテリアルの放射率スペクトル

    磯部 和真, 山田 寛, 堀部 明彦

    第41回日本熱物性シンポジウム  日本熱物性学会

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    開催年月日: 2020年10月28日 - 2020年10月30日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン開催  

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  • Analyzation of the first and second orders of resonant modes around metal-semiconductor-metal trilayer

    Kazuma Isobe, Katsunori Hanamura

    The 9th International Symposium on Radiative Transfer RAD-19 

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    開催年月日: 2019年6月3日 - 2019年6月7日

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Athens Greece  

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  • A feasibility study of power generation using a metal-semiconductor-metal multi-layered cell

    Kazuma Isobe, Kenta Kato, Katsunori Hanamura

    The 3rd Thermal and Fluids Engineering Conference 

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    開催年月日: 2018年3月5日 - 2018年3月8日

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Fort Lauderdale FL USA  

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  • Enhancement of near-field radiation transfer using evanescent wave propagating along side wall of thin square pillar array structure

    Kazuma Isobe, Katsunori Hanamura

    NanoRad2017 

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    開催年月日: 2017年6月26日 - 2017年6月28日

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Daejeon Korea  

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  • Enhancement and spectral control of near-field radiation by interference in a nanometer-scaled pillar array structure

    Kazuma Isobe, Daisuke Hirashima, Katsunori Hanamura

    Asian Conference on Thermal Sciences 2017 

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    開催年月日: 2017年3月27日 - 2017年3月31日

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Jeju Korea  

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  • Spectral control of near-field radiation transfer by an Al-doped zinc oxide emitter for low bandgap TPV power generation system

    Kazuma Isobe, Daisuke Hirashima, Katsunori Hanamura

    The 11th Asian Thermophysical Properties Conference 

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    開催年月日: 2016年10月2日 - 2016年10月6日

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:横浜  

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  • 周期的金ナノスリットのふく射透過率スペクトル

    磯部和真, 山田寛, 堀部明彦

    第59回日本伝熱シンポジウム  2022年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 細線間液滴輸送を利用した霧からの水回収への霧流速の影響

    岡隼矢, 山田寛, 磯部和真, 堀部明彦

    第59回日本伝熱シンポジウム  2022年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 高分子収着剤を用いた密閉型水蒸気収着蓄熱ユニットの放熱・蓄熱挙動

    中野宏紀, 堀部明彦, 山田寛, 磯部和真

    第59回日本伝熱シンポジウム  2022年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 有機溶媒の蒸気に誘起される超撥水面上水液滴の挙動

    水戸大夢, 山田寛, 磯部和真, 堀部明彦

    第59回日本伝熱シンポジウム  2022年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • 高分子収着剤粒子層における水蒸気脱着挙動

    福永昂生, 堀部明彦, 山田寛, 磯部和真, 野澤誠瑛, 齊藤利幸, 武井智行

    日本機械学会 中国四国学生会 第52回学生員卒業研究発表講演会  2022年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 隙間を有する円管状フィンを水平加熱面上に設置した場合の自然対流熱伝達

    浅田拓真, 堀部明彦, 山田寛, 磯部和真, 下山力生

    日本機械学会 中国四国支部 第60期総会講演会  2022年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 添加物を加えた糖アルコールによる潜熱蓄熱槽における凝固・融解

    寺地大樹, 堀部明彦, 山田寛, 磯部和真, 高橋和雄

    日本機械学会 中国四国支部 第60期総会講演会  2022年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 蓄冷材を目的としたW/O型エマルション生成に関する基礎研究

    松崎駿, 堀部明彦, 山田寛, 磯部和真, 佐藤健

    日本機械学会 中国四国学生会 第52回学生員卒業研究発表講演会  2022年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 潜熱マイクロカプセルスラリーの水平加熱円柱周りの複合対流熱伝達挙動

    岡峯佑樹, 堀部明彦, 山田寛, 磯部和真

    第10回潜熱工学シンポジウム  2021年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • テトラコサン内包シリカ系マイクロカプセルの作製と評価

    奥野恭輔, 磯部和真, 山田寛, 堀部明彦

    第10回潜熱工学シンポジウム  2021年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • デシケーターを模擬した高分子収着剤粒子ユニットの水蒸気脱着特性

    堀田健介, 堀部明彦, 山田寛, 磯部和真, 齊藤利幸, 武井智行

    第42回日本熱物性シンポジウム  2021年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 高分子収着剤粒子層における熱・物質移動挙動

    野澤誠瑛, 堀部明彦, 山田寛, 磯部和真, 齊藤利幸, 武井智行

    第42回日本熱物性シンポジウム  2021年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 二酸化バナジウム–シリカ界面における表面フォノン制御

    磯部和真, 山田寛, 堀部明彦

    第42回日本熱物性シンポジウム  2021年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 皺状傾斜構造面上における液滴挙動

    山田寛, 磯部和真, 堀部明彦

    熱工学コンファレンス2021  2021年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 高分子収着剤膜を用いた直交型湿度交換ユニットの物質移動特性

    上田健太郎, 堀部明彦, 山田寛, 磯部和真, 西田良祐

    2021年度日本冷凍空調学会年次大会  2021年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 近接する2液滴周囲の水蒸気濃度が蒸発に与える影響

    山田寛, 宮下翼, 磯部和真, 堀部明彦

    第58回日本伝熱シンポジウム  2021年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 金属-絶縁体相転移によるふく射吸収率スイッチング

    富岡穂, 磯部和真, 山田寛, 堀部明彦

    第58回日本伝熱シンポジウム  2021年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 高分子収着剤表面における凝縮および着霜挙動

    岸根颯一郎, 堀部明彦, 山田寛, 磯部和真, 西田良祐

    日本機械学会 中国四国支部 第59期総会講演会  2021年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • ゾル-ゲル法によるテトラコサン内包マイクロカプセルの作製とその熱物性評価

    奥野恭輔, 三宅信聖, 磯部和真, 山田 寛, 堀部 明彦

    日本機械学会 中国四国学生会 第51回学生員卒業研究発表講演会  2021年3月 

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  • 二酸化バナジウム薄膜の波長選択的ふく射吸収率の温度依存性

    富岡穂, 磯部和真, 山田寛, 堀部明彦

    日本機械学会 中国四国支部 第59期総会講演会  2021年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 水平加熱円柱まわりのマイクロカプセルスラリーの複合対流熱伝達

    永田健, 堀部明彦, 山田寛, 磯部和真

    日本機械学会 中国四国支部 第59期総会講演会  2021年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 振動により誘起される液滴凍結促進の定量的評価

    島垣浩樹, 磯部和真, 山田寛, 堀部明彦

    日本機械学会 中国四国支部 第59期総会講演会  2021年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • イオン液体の凍結挙動および蒸気圧の検討

    中野宏紀, 堀部明彦, 山田寛, 磯部和真, 佐藤匠

    日本機械学会 中国四国学生会 第51回学生員卒業研究発表講演会  2021年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 細線の濡れ性や配置が霧からの水分回収量に与える影響

    佐方瑛二, 磯部和真, 山田寛, 堀部明彦

    日本機械学会 中国四国支部 第59期総会講演会  2021年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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産業財産権

  • 光電変換素子

    花村 克悟, 磯部 和真, 宇野 智裕, 徳丸 慎司, 小林 孝之

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    出願人:国立大学法人東京工業大学

    出願番号:JP2019008198  出願日:2019年3月1日

    公表番号:WO2019-168175  公表日:2019年9月6日

    J-GLOBAL

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 二酸化バナジウムを用いたメタマテリアルによる熱放射率の広帯域スイッチング

    研究課題/領域番号:22K14192  2022年04月 - 2026年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    磯部 和真

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    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

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  • クロミック材料混成メタマテリアルによる熱的論理回路の創成

    研究課題/領域番号:20K22394  2020年09月 - 2022年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 研究活動スタート支援  研究活動スタート支援

    磯部 和真

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    配分額:2860000円 ( 直接経費:2200000円 、 間接経費:660000円 )

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担当授業科目

  • 創造工学実験 (2021年度) 1~4学期  - [第1学期]火5,火6,火7,火8, [第2学期]その他, [第3学期]火5,火6,火7,火8, [第4学期]火5,火6,火7,火8

  • 創造工学実験 (2021年度) 1~4学期  - [第1学期]火5,火6,火7,火8, [第2学期]その他, [第3学期]火5,火6,火7,火8, [第4学期]火5,火6,火7,火8

  • 創造工学実験Ⅱ (2021年度) 3・4学期  - 火5,火6,火7,火8

  • 創造工学実験I (2021年度) 第1学期  - 火5,火6,火7,火8

  • 機械システム工学演習1 (2021年度) 前期  - その他

  • 機械システム工学演習2 (2021年度) 後期  - その他

  • 創造工学実験 (2020年度) 1~4学期  - 火5,火6,火7,火8

  • 創造工学実験 (2020年度) 1~4学期  - 火5,火6,火7,火8

  • 創造工学実験Ⅱ (2020年度) 3・4学期  - 火5,火6,火7,火8

  • 創造工学実験I (2020年度) 第1学期  - 火5,火6,火7,火8

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