機能材料 発売日・バックナンバー

全237件中 1 〜 15 件を表示
4,950円
著者一覧
樋口雄斗  関西大学 
田中俊輔  関西大学
吉川聡一  東京都立大学  
山添誠司  東京都立大学
甲斐照彦  (公財)地球環境産業技術研究機構 
山下祐樹  東レ(株)  
三原崇晃  東レ(株)
野崎智洋  東京工業大学
李玲慧  筑波大学 
近藤剛弘  筑波大学


目次
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【特集】CO2吸着・吸収・分離技術の開発と活用

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ゲート開閉型CO2吸着挙動の安定化に向けた異種骨格コンポジットゼオライトの開発
Development of Zeolite Composed of Heterogeneous Frameworks Toward Stabilization of Gate-Opening/Closing-Type CO2 Adsorption Behavior

 近年,カーボンニュートラルな社会の実現に向けて,CO2の分離・回収に有望な機能性材料の開発が求められている。本研究では,省エネルギーなCO2吸着分離プロセスへの応用に期待できる「ゲート開閉型」吸着挙動を示すゼオライトの紹介と異種ゼオライト骨格のコンポジットによるCO2吸着挙動の安定化について報告する。

【目次】
1 はじめに
2 ゼオライトを用いたCO2回収プロセスの課題
3 ゲート開閉型吸着挙動を示す材料
4 異種ゼオライト骨格の複合によるゲート開閉型CO2吸着挙動の安定化
5 CO2吸着時のPHIゼオライトの結晶構造観察
6 ゲート開閉型吸着挙動を示すゼオライトの課題と利点
7 おわりに
 
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液-固相分離を利用したDirect Air Capture技術の開発
Development of Direct Air Capture System Using Liquid-Solid Phase Separation
 
 2050 年度のカーボンニュートラル実現にむけ,大気中の二酸化炭素を直接回収するDirect Air Capture(DAC)技術の開発が望まれている。本稿では,DAC技術の最近の動向について簡単にご紹介したのち,我々が開発を進めている液-固相分離による低濃度二酸化炭素(400 ppm)の高効率吸収および低温での二酸化炭素脱離技術について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 二酸化炭素回収技術
3 相分離を利用したCO2回収技術
 3.1 液-液相分離を利用した二酸化炭素回収技術
 3.2 液-固相分離を利用したCO2回収技術
4 イソホロンジアミンを用いた液-固相分離によるCO2回収技術
 4.1 イソホロンジアミンを用いた液-固相分離によるDirect Air Capture
 4.2 イソホロンジアミン溶液による二酸化炭素吸収・放出実験
 4.3 IPDAを用いた液-固相分離によるCO2吸収・脱離機構
5 IPDA水溶液を用いた液-固相分離によるDAC実験

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二酸化炭素分離膜モジュール実用化研究開発の成果について
Achievements of the Project “CO2 Separation Membrane Module Practical Research and Development”

 次世代型膜モジュール技術研究組合は,高性能のCO2選択透過膜(分子ゲート膜)を基盤技術とし,低コスト,省エネルギーのCO2分離膜モジュールの研究開発を進めている。本稿では,NEDO事業「二酸化炭素分離膜モジュール実用化研究開発」において行われた分子ゲート膜及び膜モジュールの研究開発について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 分子ゲート膜
3 次世代型膜モジュール技術研究組合による分子ゲート膜モジュールの開発
4 おわりに

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オールカーボンCO2分離膜の創出と展望
Creation and Prospects of Dual All-Carbon Membrane for CO2 Gas Separation

 カーボンニュートラル社会の実現に向け,高効率なCO2分離手法である膜分離法が着目されている。当社は,新たに炭素骨格と空隙の共連続多孔構造を有する多孔質炭素繊維の支持体と,薄膜の炭素膜とを複合化したオールカーボンCO2分離膜を開発した。本稿では,従来CO2分離膜と比較しながら,当社のオールカーボンCO2分離膜の特徴と今後の展望について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 ガス分離膜
 2.1 ガス分離膜の種類と分離メカニズム
 2.2 CO2分離膜の設計
 2.3 既存CO2分離膜の課題
3 オールカーボンCO2分離膜
 3.1 特徴
  3.1.1 多孔質炭素支持体
  3.1.2 オールカーボンCO2分離膜
 3.2 性能
  3.2.1 ガス分離性能
  3.2.2 不純物耐久性・耐圧性
4 今後の展望
 4.1 社会実装に向けた取り組み
 4.2 応用展開
5 まとめ

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[Material Report-R&D-]

非平衡プラズマによる新しいCO2転換技術
Advanced CO2 Conversion Technology by Nonthermal Plasma

 再生可能エネルギーの利用を前提に,プラズマによる化学プロセスの電化は次世代の低炭素技術として注目を集めている。本稿では,プラズマを使った CO2の高効率転換について,プラズマだけで CO2をCOに分解する研究の概要を紹介したあと,プラズマと触媒を併用してCO2をCH4に転換するメタネーション技術を解説する。

【目次】
1 はじめに
2 プラズマ vs プラズマ触媒
3 無触媒プラズマ技術
 3.1 CO2の直接分解反応
 3.2 エネルギー効率
4 プラズマと触媒の複合反応
 4.1 プラズマ触媒の反応装置
 4.2 CO2メタネーション反応
 4.3 プラズマ触媒によるメタネーション反応の基本特性
 4.4 オートメタネーション反応
5 おわりに

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典型元素を利用した高活性アルカリ水電解触媒の開発
Development of Highly Active Catalyst for Alkaline Water Electrolysis Using Typical Elements

 我々はホウ素と硫黄で構成される菱面体硫化ホウ素(r-BS)とグラフェンナノプレート(GNP)の混合体が,市販の酸化ルテニウムを上回る高い酸素生成反応に対する触媒活性を示すことを見出した。さらに,r-BSとGNPの混合体をニッケルフォームに担持すると100時間以上の高出力での連続運転でも劣化しないことが示された。これらの結果を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 r-BSの合成と評価
3 r-BSとGNPの複合体(r-BS+G)のOER活性
4 NFに担持したr-BS+G触媒(r-BS+G-NF)
5 おわりに

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[Market Data]
紙・パルプ用化学薬品工業の市場動向

 製紙用薬剤は,紙・板紙の製造において様々な用途で用いられる。国内需要は紙・板紙の成熟市場に連動して縮小傾向にあるが,製紙用薬剤メーカー各社は,ニーズの高機能化に取り組むとともに,中国や東南アジア地域の発展をにらみ,同地域における市
場展開,生産体制の強化を行っている。

【目次】
1 概要
2 紙・板紙需要動向
 2.1 紙
 2.2 板紙
3 製紙パルプ需要動向
4 古紙需要動向
5 製紙用薬剤需要動向
 5.1 製紙パルプ用薬品
 5.2 古紙処理工程用薬剤
 5.3 抄紙工程用薬剤
 5.4 二次加工用薬品
 5.5 その他
6 製紙用薬剤メーカーの動向
 6.1 国内メーカーの中国,東南アジア地域への進出
 6.2 各社の国内動向

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コンクリート用化学混和剤工業の市場動向

 全国生コンクリート工業組合連合会によると,2022年度の生コンクリート出荷量は,前年度比2.2%減の7,445万m3となり,基準年度比(平成2年度比)37.6%の低い水準となった。また(一社)セメント協会によると,2022年度のセメント国内需要は3,748万8,000トン,前年度比1.4%減となり,前年に続きマイナスとなった。これら生コン・セメント需要の動きに連動して,2022年のコンクリート用化学混和剤の需要も微減しているとみられる。

【目次】
1 概要
2 種類と性能
3 需要動向
4 技術動向
 4.1 高性能減水剤の動向
 4.2 AE減水剤の動向
 4.3 高性能AE減水剤の動向
5 おわりに

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[Material Profile]

インジウム
セレン
4,950円
著者一覧
立花和宏  山形大学
鈴木崇弘  大阪大学
津島将司  大阪大学
四反田功  東京理科大学
山縣義文  (株)アントンパール・ジャパン
宮本圭介  (株)アントンパール・ジャパン
滝本大裕  琉球大学
宇都甲一郎  (国研)物質・材料研究機構
荏原充宏  (国研)物質・材料研究機構
秋根茂久  金沢大学
尾松孝茂  千葉大学
柚山健一  大阪公立大学


目次
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【特集】電池電極スラリーの研究開発動向

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電池電極スラリーの調整,分散,塗工技術が電池性能に及ぼす影響
Effects of Battery Electrode Slurry Preparation, Dispersion, and Coating Technology on Battery Performance

 内部抵抗を減らし,発熱を抑え,寿命を延ばし,エネルギー密度を上げ,品質を管理し,コストを抑え,環境負荷も抑える。これらの電池性能要求に対する最適解をLIBの電極スラリーの調整,分散,塗工に見出すには,それらの工程と電池性能がどのように紐づいているのかを把握する必要がある。

【目次】
1 はじめに
2 電池性能
 2.1 電池のエネルギー変換効率と電池の内部抵抗
 2.2 電池の容量とエネルギー密度
 2.3 電池の寿命
 2.4 製造コストと環境負荷
3 電池電極の動作
 3.1 活物質の酸化還元反応
 3.2 電子伝導パス
 3.3 イオン電導パス
 3.4 三相界面とコンタクトライン
4 電極スラリーの調整,分散,塗工
 4.1 合材電極と合材スラリー
 4.2 パーコレーション理論と電極スラリーの組成
 4.3 活物質の比表面積と電極スラリーの組成
 4.4 活物質と導電助剤の分散
 4.5 電極厚みと塗工と乾燥
 4.6 電極スラリーの不純物
5 おわりに

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電極スラリー乾燥過程のその場計測と物質移動解析
In-situ Measurements and Mass Transport Analysis of Electrode Slurries during Drying
 
 多孔質電極は電極材料を液中に分散させた電極スラリーを塗布・乾燥することにより作製される。この乾燥過程においては,分散媒の蒸発に伴い,材料の移動現象によって多孔質構造が形成されるが,濃厚・多分散な電極スラリーの非定常過程における構造形成のメカニズムは明らかになっていない。本稿では,固体高分子形燃料電池用の電極スラリーにおける乾燥過程のその場計測と物質移動解析による現象解明と電極構造制御に向けた取り組みを紹介する。

【目次】
1 固体高分子形燃料電池用電極スラリーの特徴と乾燥過程の電極材料移動現象
2 乾燥速度の評価と表面イメージング
3 乾燥過程その場インピーダンス計測
4 物質移動解析
5 乾燥と構造形成
6 まとめ

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レオ・インピーダンス法によるカーボンスラリーの分散性評価
Dispersibility Evaluation of Carbon Slurry by Rheo-impedance Method

 リチウムイオンや燃料電池に用いられるカーボン分散液(スラリー)の分散性は,電極特性に大きく影響する。このため,電極スラリーの分散性の評価は重要である。我々は最近,レオメーターでせん断応力を与えながら,電気化学インピーダンスを測定することでスラリーの分散性を評価する新たな手法を開発した。本稿では,インピーダンスの基礎からレオ・インピーダンス法を用いたスラリー分散評価法について概説する。

【目次】
1 はじめに
2 電気化学インピーダンス法
3 レオ・インピーダンス法
4 カーボンスラリーの分散性評価
5 まとめ

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ナノ空間にレドックス活性分子を束縛させたスラリー電極の開発
Development of Slurry Electrodes with Redox-Active Molecules Confined in Nanospace

 本稿では,レドックスフローバッテリーの電極反応場として,1nm未満という極めて狭いナノ空間反応場について概説する。ナノ空間に束縛させたキノン誘導体分子の電極反応速度は,物質拡散律速から電荷移動律速に変化するため,見かけの電極反応速度が速くなることがわかった。本稿の最後には,バッテリー性能の更なる向上に向け,取組むべき技術開発について説明する。

【目次】
1 はじめに
2 キノン誘導体の電極反応特性
3 ナノ空間の特異的な現象
4 ナノ空間に起因する特異的な電極応答の検討
5 マイクロポア中におけるBQDSの吸着状態
6 高速充放電型レドックスフロー流動電極
7 優れたパワー・エネルギー密度を達成しうるスラリー電極の設計指針
8 まとめ

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[Material Report-R&Dー]

湿度に応答して形状記憶効果を発動するポリマーコンポジット材料の開発とヘアスタイリング剤への応用
Development and Application of Polymer Composite Materials with Humidity-Responsive Shape Memory Effects in Hair Styling Product

 天然由来のセルロース微結晶(CM)の強固な「分子内・分子間水素結合」ネットワーク形成能と,ポリビニルアルコール(PVA)が有する湿度に応答し発現する「形状記憶効果」をうまく融合することで,湿度応答性形状記憶コンポジットを作製し,形状記憶効果を有する新奇スタイリング用材料としての応用について検討した。

【目次】
1 はじめに
2 ポリビニルアルコール(PVA)とセルロース材料
3 ポリビニルアルコール(PVA)/セルロース微結晶(CM)コンポジット材料の開発
4 PVA/CMコンポジット材料の吸湿性と力学特性の評価
5 PVA/CMコンポジット材料の湿度応答性形状記憶効果
6 PVA/CMコンポジット材料の髪の毛への応用
7 おわりに

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三重らせん型メタロクリプタンドにおけるキラリティー反転速度の制御
Control of Chirality Inversion Kinetics of Triple-helical Metallocryptands

 動的なキラリティー反転の速度を自在に制御できる分子として,三重らせん構造とゲスト認識場を併せ持つメタロクリプタンドを設計・合成した。クリプタンド内部空孔でのゲスト包接によるキラリティー反転の加速・減速や骨格金属上での配位子交換によるキラリティー反転の時間プロファイルの制御について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 ホスト-ゲスト錯形成によるP/Mキラリティー反転速度の制御
 2.1 空孔内でのゲスト包接によるラセミ化の抑制とキラルメモリー
 2.2 アルカリ金属イオンの包接によるキラリティー反転の加速と減速
3 配位子交換反応によるP/Mキラリティー反転速度の制御
 3.1 アミン配位子の交換に駆動されるキラリティーの制御
 3.2 アミン配位子の交換によるラセミ化の際の一時的なキラリティー反転
4 結論

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光渦レーザー誘起前方転写法
Optical Vortex Laser Induced Forward Transfer

 螺旋波面に由来する軌道角運動量を持つ光渦を印刷したいドナー材料に照射すると,自転しながら直線飛翔するドナー液滴が吐出し,高精細な印刷が可能になる。このような技術を光渦レーザー前方転写法と呼ぶ。光渦レーザー前方転写法は,ドナー材料の粘度を選ばない。また,ドナーと印刷したい基板(レシーバー)間の作動距離を大きくとれる。光渦レーザー前方転写法は,次世代のプリンタブルエレクトロニクス・フォトニクス,さらには,バイオプリンティングを支える基盤印刷技術となりうる可能性を秘めている。

【目次】
1 はじめに
2 光渦
3 光渦レーザー誘起前方転写法(OV-LIFT)
4 まとめ

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[Market Data]

プリンター用ケミカルスの市場動向

 2021年のプリンターの世界市場は,対前年比99%とほぼ横ばいであった。すべての方式でマイナスとなったが,市場の縮小自体は小さい。プリンター市場はここ数年横ばいが続いており停滞している。

【目次】
1 世界のプリンター市場
2 国内プリンター市場
3 プリンター用ケミカルスの市場動向
 3.1 インクジェット用色素
 3.2 電子写真プリンター用材料
 3.3 感熱記録用材料
 3.4 感圧記録用材料

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[Material Profile]

フルオレン
4,950円
著者一覧
伊藤暁彦  横浜国立大学 
井上遼  東京理科大学  
新井優太郎  東京理科大学
鴨田紀一  (株)リコー 
田中諭  長岡技術科学大学  
青山慎治  東京工業大学
ロレンツォ カッティ  東京工業大学
吉沢道⼈  東京工業大学
澤原馨登  筑波大学 
川波肇  (国研)産業技術総合研究所


目次
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【特集】セラミックスの製造・開発と活用動向

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透明セラミックス結晶の高効率製造
Rapid Production Process for Transparent Ceramic Thick Films

 化学気相析出プロセスをレーザー照射により活性化することで,透明セラミックス結晶の高効率製造を実現できる。ガーネット型シンチレータ結晶では,従来製法を凌駕する発光収率を達成し,放射線撮像装置の高分解能化や低コスト化に貢献する。一方,機能性セラミックス結晶の迅速探索研究など,様々な用途への展開が期待できる。

【目次】
1 緒言
2 高分解能X線撮像向け透明セラミックス
3 化学気相析出法
4 透明セラミックス結晶の高速CVD
 4.1 希土類アルミネート系蛍光体
 4.2 フェライト系磁性体
5 結論
 
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多元素セラミックスの設計とその性能の可能性
Prospective for Design and Performance of Compositionally Complex Ceramics
 
 近年,5種類以上の元素をおよそ等量含む合金であるハイエントロピー合金の設計思想を応用した多元素セラミックスの研究・開発が国際的に盛んである。本稿では多元素セラミックスを設計するうえで重要な「ハイエントロピー」という概念と著者らが取り組んでいる多元素セラミックスの研究について解説する。

【目次】
1 「ハイエントロピー」とは何か?
2 セラミックスにおける「ハイエントロピー」を定義する
3 耐熱構造材料としての多元素セラミックス
 3.1 耐熱多元素セラミックスが求められる背景
 3.2 計算熱力学を応用した耐熱多元素セラミックス複合材料の創成
4 転写した薄膜の損傷を抑制するPt保護層の形成
5 終わりに

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リコーが挑む構造用セラミックス三次元造形技術の開発と特徴
Ricoh’s Challenge for Structural Ceramics 3D Printing Technology

 本稿では,リコーが研究開発を行っている構造用セラミックスの製造を目的とした粒子均質化モデリング(PHM)法を紹介する。これは,バインダージェッティング法と呼ばれる造形法を発展させた新しい方法である。既存技術では困難であった厚さ10mmから30mmの部品の造形と焼結・評価を通して,本技術の特徴と造形時の挙動について解説する。

【目次】
1 イントロダクション
 1.1 背景
 1.2 粒子均質化造形法の構想
2 実験目的
 2.1 材料
 2.2 造形
 2.3 乾燥,脱脂,焼結
 2.4 造形物の解析
3 結果と考察
 3.1 グリーン体の緻密化挙動
 3.2 PHM 法の仮説検証
4 結論

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セラミックス製造プロセスにおける三次元可視化評価技術
Three-Dimensional Visualization Evaluation Technology in Ceramic Powder Processing

 セラミックスの特性に影響を及ぼしかねない重要な構造は,従来の二次元観察に加えて,三次元で観察すべきである。本稿では,緻密体及び成形体のような多孔質体での三次元観察手法について,その方法や観察事例を用いて概説する。三次元観察に工程や時間の次元を加えた多次元観察が“新たな気づき”をもたらすはずである。

【目次】
1 はじめに
2 パウダープロセス
3 セラミックス成形体及び焼結体の欠陥構造の三次元可視化
 3.1 光学顕微鏡による薄片及び浸液含浸した試料の透過観察
 3.2 共焦点走査型レーザー顕微鏡による浸液含浸した試料の三次元観察
 3.3 X線コンピュータトモグラフィ(CT)による試料の三次元可視化
4 三次元可視化技術を用いたパウダープロセスでの構造発達の解明
 4.1 浸液透光法による脱脂前後での三次元観察
 4.2 浸液透光法による焼結途中での三次元観察
 4.3 X線CTによる焼結中の三次元観察
 4.4 共焦点走査型レーザー顕微鏡によるスラリー中粒子運動の三次元観察
5 おわりに

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[Material Report-R&Dー]

超難溶性ポリマーのナノカプセル化による水溶化の実現
Water Solubilization of Virtually Insoluble Polymers through Encapsulation by Aromatic Micelles

 芳香環骨格を主軸に持つポリマーは高機能性材料の原料として注目されているが,置換基の導入なしでは,高い剛直性と強い凝集性から水や有機溶媒に溶解しない。今回,無置換の芳香環ポリマーとV型両親媒性分子の混合により,ナノカプセル化を介した効率的な水溶化に初めて成功した。また,薄層フィルムが簡便に作製できる新ポリマー加工法を開発した。

【目次】
1 はじめに
2 ナノカプセルによる芳香環ポリマーの水溶化
3 芳香環ポリマーの構造解析と物性評価
4 芳香環ポリマーの薄層フィルム作製
5 まとめと今後の展開

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フロー式によるギ酸からの発電システムの開発
Power Generation by the Flow Type Hydrogen Production from Formic Acid

 新たなギ酸脱水素化用の固定化触媒を開発し,フロー式による連続した水素生成システムを開発した。その水素を用いて燃料電池による発電を実証した。固定化触媒は,従来の均一系イリジウム触媒と同等の高活性を維持しつつ,2000時間以上の長時間運転を実現し,生成ガス中の一酸化炭素濃度も0.2ppm以下を達成した。

【目次】
1 はじめに
2 固定化触媒の開発
3 触媒活性評価
4 発電試験
5 まとめ

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[Market Data]

レアアース工業の市場動向

 レアアースの需要は,ここ数年増減を繰り返している。2021年に新型コロナの影響型回復したレアアース(希土類)の国内需要は,2022年ふたたび低下した。セリウム,ミッシュメタル等における需要の減少は,半導体不足に伴う自動車の生産量の低下などの要因に起因している。

【目次】
1 概要
2 需給動向
 2.1 酸化セリウム(CeO2)・セリウム化合物
 2.2 酸化イットリウム(Y2O3)・酸化ユーロピウム(Eu2O3)
 2.3 酸化ランタン(La2O3)
 2.4 ミッシュメタル
 2.5 その他製品
3 業界動向
 3.1 供給先確保
 3.2 リサイクル関連
 3.3 使用量低減・代替材料関連

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[Material Profile]

酸化マグネシウム
水酸化マグネシウム
4,950円
著者一覧
野本淳一  (国研)産業技術総合研究所 
西川博昭  近畿大学  
松田貴文  富士化学(株)
太田裕貴  横浜国立大学  
荒木徹平  大阪大学 
植村隆文  大阪大学
関谷毅  大阪大学
熊谷翔平  東京工業大学
渡邉峻一郎  東京大学
竹谷純一  東京大学
竹下覚  (国研) 産業技術総合研究所
小野巧  (国研) 産業技術総合研究所


目次
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【特集】フレキシブルデバイスおよび構成部材の研究開発動向

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近赤外帯域で高透明なフレキシブル高伝導フィルムの開発
Development of Flexible Transparent Conductive Films with High-Conductivity and High-Transparency in the Near-Infrared Range

 高温熱処理により結晶化することで高電子移動度の特徴が発現する酸化インジウムを耐熱性の低いフレキシブル樹脂シート上に形成できる技術を開発した。得られたキャリア移動度は 133 cm2/Vsであり,フレキシブルシート上では世界最高値である。高移動度のため,電子密度を制御することで従来品よりも高い導電性を維持した状態で,可視域から近赤外域へと透明領域を拡張することが出来た。その優れた特性から,近赤外線を利用する電子デバイスの高性能化,軽量化,フレキシブル化,に大きく貢献できる。

【目次】
1 はじめに
2 前駆体薄膜および結晶化薄膜の特性に対する気相成膜技術の影響
3 光照射によるフレキシブルシート上透明導電膜の固相結晶化
4 おわりに
 
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機能性酸化物の単結晶薄膜をポリマー基板上に形成したフレキシブル複合材料の開発
Development of Flexible Composite Materials by Fabricating Single Crystalline Thin Films of Functional Oxides on Polymer Substrates
 
 強誘電体・圧電体や強磁性体など,優れた機能性を示す酸化物材料とフレキシブルなポリマー基板を組み合わせたフレキシブル複合材料の開発を進めている。機能性酸化物は異方性が顕著なために単結晶薄膜での応用が望ましい。そこで,MgO基板上に作製した機能性酸化物の単結晶薄膜をポリマー基板に転写するプロセスの確立を検討した。

【目次】
1 はじめに
2 機能性酸化物の単結晶薄膜
3 機能性酸化物の単結晶薄膜を基板から「剥がす」プロセス
4 転写した薄膜の損傷を抑制するPt保護層の形成
5 おわりに

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カーボンナノチューブ(CNT)の分散技術開発とフレキシブル電極への応用
Development of Carbon Nanotube Dispersion Technology and Its Applications for Flexible Electrode

 カーボンナノチューブ(CNT)は高い導電性を有しており次世代の電極材料として期待されている。均一で低抵抗のCNT電極を実現するため,無機材料による CNT分散技術を開発してきた。この無機系CNT分散液を用いて作製したCNT膜の電気・機械特性とフレキシブルデバイス用の電極への適用の可能性を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 CNT分散技術の開発
3 CNT導電膜の特性
4 CNT電極のフレキシブルデバイスへの応用
5 おわりに

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液体金属による伸縮ガス・湿度バリアフィルムを用いた伸縮リチウムイオンバッテリーの実現
Stretchable Lithium Ion Battery Using Stretchable Gas/Humidity Barrier Film with Liquid Metal

 近年,低融点金属に注目が集まっている。特に,ガリウム系の液体金属は,水銀などと異なり生体適合性が高いことから,この材料を用いた様々なアプリケーションが提案されている。本論では,それら応用の中でも,今後の超柔軟デバイスへの適応が期待されているストレッチャブルバッテリーのガスバリアフィルムに関する加工と特徴に関して論ずる。

【目次】
1 液体金属概要
2 液体金属を用いたガス・湿度バリアフィルムの概要
3 液体金属を用いたガス・湿度バリアフィルムの特性
 3.1 材料特性
 3.2 ガス透過測定
 3.3 高変形性電池の特徴

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柔軟・透明な導電性材料の開発と生体信号計測センサシートへの応用
Development of Stretchable and Transparent Conductors and Their Applications toward Biometric Sensor Sheets

 近年,生体信号用のウェアラブルデバイスが開発されつつある。しかし,身体の個体差による電極の浮きや装着圧による痛みなどの課題があった。著者らは,ゴムのように伸縮する生体電極や超柔軟な薄膜トランジスタを開発し,しっかり皮膚に密着して生体安全性の高いパッチ式電位計測システムを創出した。肌に貼るだけで医療機器と同様な信号の質で,長期にワイヤレス計測できる。さらに,目に見えない透明性を備えるセンサシートを開発し,日常生活で自然な生体信号計測を捉えるための活用を検討している。

【目次】
1 はじめに
2 生体電極プローブ
3 金属ナノワイヤを用いた透明配線
4 透明トランジスタ
5 脳波計測
6 まとめ

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塗布型半導体を用いた相補型発振回路の開発
Complementary Ring Oscillators Based on Solution-Based Semiconductors

 本研究では,高キャリア移動度を示す塗布型半導体として,単結晶有機半導体とアモルファス酸化物半導体とを合理的に組み合わせるための集積化プロセスを開発した。実例として5段相補型リングオシレータを作製したところ,大気下で77 kHzの発振周波数を示し,塗布型半導体による最高クラスの高周波応答性を実証することに成功した。

【目次】
1 はじめに
2 塗布型半導体相補型発振回路の作製
3 塗布型半導体相補型発振回路の特性評価
4 おわりに

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[Material Report-R&Dー]

ポリシロキサン-バイオポリマー複合エアロゲルの開発
Development of Polysiloxane-Biopolymer Composite Aerogels

 ポリシロキサンの多孔体と,バイオポリマーの架橋体を,同じ空間内に逐次的に形成させることで,均質な複合エアロゲルを作製する手法を開発した。撥水性と曲げ変形の両立など,単体の素材では実現できなかった機能を,ひとつの材料で実現できる。エアロゲル材料の新しいカテゴリーとして,幅広い組合せと機能の開拓が期待される。

【目次】
1 エアロゲルとは
2 さまざまな素材のエアロゲル
3 バイオポリマーエアロゲルのむずかしさ
4 ポリシロキサン-バイオポリマー複合エアロゲル
5 課題と展望

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[Market Data]

フラットパネルディスプレイ用ケミカルスの市場動向

 フラットパネルの世界市場は,2021年はピークを迎え約19.9兆と推定される。そのうち約74%を液晶ディスプレイが占めるが,有機ELディスプレイとの競合は大型パネルのみならず中小型市場においても激しさを増し,液晶のシェアは下がり続けると考えられる。液晶は中国メーカーが完全に主導権を握り,有機ELディスプレイにおいても同様の傾向が顕著に見られるようになってきている。

【目次】
1 フラットパネルディスプレイ市場
2 液晶ディスプレイ市場
3 有機EL市場
4 電子ペーパー市場
5 液晶ディスプレイ構成材料
 5.1 概要
 5.2 光学フィルム
 5.3 バックライトユニット
6 有機EL構成材料

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[Material Profile]

ビニルエステル樹脂
モノクロロ酢酸ビニル
4,950円
著者一覧
西剛伺  足利大学 
向井剛  (株)村田製作所  
伊東邦夫  住友理工(株)
金原輝佳  住友理工(株)
日比野委茂  住友理工(株)
丸山直樹  レゾナック(株)  
味岡将平  ダイキン工業(株) 
生野孝  東京理科大学
川本益揮  (国研)理化学研究所 
伊藤嘉浩  (国研)理化学研究所


目次
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【新春特集】エレクトロニクス分野における熱対策の動向

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半導体パッケージの熱モデルの概要とその課題
Technical Summary and Challenges of The Thermal Model for Semiconductor Packages

 近年,機器の電動化及び小型・軽量化が進展している。このような状況下,半導体の温度管理が改めて注目されている。本稿では,温度予測に用いられる半導体の熱モデルの概要について解説するとともに,従来の熱モデルが有する課題とそれを解決すべく規格化された熱モデルについて紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 半導体パッケージとは
3 半導体の温度予測と熱モデル
 3.1 半導体の温度予測の必要性
 3.2 半導体の温度予測における課題
4 3次元熱モデルの課題への対応と新たな熱モデルの規格化
 4.1 半導体パッケージのコンパクト熱モデル
 4.2 新たなニーズに対応するコンパクト熱モデル
 4.3 異なるアプローチによる半導体パッケージの熱モデル
5 まとめ
 
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薄型ベイパーチャンバーの設計技術紹介
Introduction to Design Techniques for Thin Vapor Chamber
 
 熱拡散デバイスであるベイパーチャンバーは,スマートフォンの熱管理に使用され,低温やけどを防ぐ。部品の搭載スペースが制約されるスマートフォンでは,熱拡散デバイスの薄型化のニーズが強い。本稿ではベイパーチャンバーの原理説明から始まり,薄型化に向けた構造と熱性能の熱伝導率,最大熱輸送量との関係を示しつつ,薄型化への解決事例を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 ベイパーチャンバーの原理
 2.1 ベイパーチャンバーの構造と熱輸送サイクル
 2.2 ベイパーチャンバーの設計
  2.2.1 熱設計
 2.3 構成部材の選定
3 ベイパーチャンバーの薄型化
4 まとめ

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薄膜高断熱材「ファインシュライト ®」
High Performance Heat Insulation “finesulight®”

 高断熱性材料である「シリカエアロゲル」を高充填した水系塗料化に成功し,薄膜高断熱材を開発した。この断熱材は,空気断熱による最高クラスの断熱性能(静止空気に匹敵)を持ち,厚み1 mm以下でもその性能を発揮する。今後,電子部品をはじめとするエレクトロニクス分野では,発熱密度が年々増加していく傾向にあり,弊社でもこの分野への適用化を検討していく考えである。

【目次】
1 はじめに
2 高断熱材料「シリカエアロゲル」
3 シリカエアロゲルを用いた塗料の開発
4 高断熱塗料を用いた商品化検討
5 基本特性(1)
 5.1 標準タイプ(遮熱タイプ)の構成
 5.2 高温断熱評価
 5.3 低温断熱評価
6 基本特性(2)
 6.1 高耐熱タイプの構成
 6.2 高温断熱評価
 6.3 難燃性評価
7 今後の取り組み
8 最後に

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BEV の熱輸送時のエネルギーロスを防ぐ塗布式断熱材
Thermal Insulating Coatings for Preventing Energy Loss in Heat Transport for EV

 近年,カーボンニュートラルの実現に向けて省エネ,脱炭素化のニーズが高まっており,モビリティ分野では電動化の動きが加速している。本稿では,BEVの熱マネジメントにも応用可能性のある断熱材料技術として,ナノ細孔構造により優れた断熱性を発現しかつ液状であるため複雑形状にも施工,密着可能な塗布式断熱材を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 塗布式断熱材の特長
 2.1 断熱性
 2.2 厚膜塗布性
 2.3 基材への密着性
3 塗膜の断熱性能
4 施工例
5 おわりに

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自動車用新冷媒「R-474A」
New Automotive Refrigerant “R-474A”

 ダイキン工業㈱が開発した次世代自動車用冷媒「R-474A」は,BEV(バッテリー式電気自動車)の省エネルギー化に貢献する。ヒートポンプシステムでの室内空調や,駆動系のインバータ,モータ,電池を熱管理するシステムの高効率化,高能力化を達成して電費を改善し,電池の劣化による車両価値の低下抑制にもソリューションを提供する。

【目次】
1 まえがき
2 冷媒特性
 2.1 新冷媒R-1132(E)について
 2.2 自動車用新冷媒 R-474A について
 2.3 他冷媒の特徴
3 性能試験比較
 3.1 コンプレッサー単体試験
 3.2 システム性能試験
  3.2.1 システム評価方法
  3.2.2 システムベンチテスト
  3.2.3 最大冷凍能力
  3.2.4 効率試験
4 規制下でのシステムと冷媒の組み合わせ(1-システム多種冷媒)
5 まとめ

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[Material Report-R&Dー]

室温・大気圧下におけるプラスチックフィルムへのナノチューブ配線技術
Formation of Multi-Walled Carbon Nanotube Wirings on Polypropylene Plastic Films at Room Temperature Under Atmospheric Pressure

 プラスチックフィルム上にカーボンナノチューブ(CNT)配線を直接作製する室温・大気圧プロセスを開発した。本手法はCNTの高い光熱変換効率を利用したものであり,レーザ局所加熱によりプラスチックとCNTが融合した導電性配線を形成できる。配線抵抗は0.789〜114 kΩ/cmの範囲であり,レーザの照射条件を変更することで,異なる抵抗値を持つ領域を単一配線内に作製することが可能である。本プロセスにおいて配線として利用されなかった未利用CNTは回収され,再びCNT配線の原料として繰り返し利用できる。

【目次】
1 はじめに
2 配線プロセスおよび分析方法
3 結果と考察
4 まとめ

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ペロブスカイト化合物を用いたアンモニア貯蔵
Ammonia Storage Using Perovskite Compounds

 常温常圧でアンモニアを貯蔵するペロブスカイト化合物を発見した。化合物は腐食性のアンモニアを窒素化合物に化学変換した後で貯蔵するため,安全性の高い貯蔵方法である。また,窒素化合物を真空下50℃で加熱するとアンモニアとして容易に取り出せることから,繰り返し使用可能なアンモニア貯蔵材料として期待できる。

【目次】
1 はじめに
2 ペロブスカイト化合物
3 一次元柱状ペロブスカイト化合物によるNH3貯蔵
4 ペロブスカイト化合物によるNH3貯蔵のメカニズム
5 まとめ

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[Market Data]

半導体用ケミカルスの市場動向

 世界半導体市場統計(WSTS)は2023年秋季予測を2023年11月に発表した。それによると,2023年の半導体世界市場は前年比で9.4%減の5,201億2,600万米ドルで,2019年以来4年ぶりのマイナス成長になる見込みである。しかし,2024年には回復して,世界半導体市場規模は2023年比13.1%増の5,883億6,400万米ドルに再拡大するとしている。

【目次】
1  半導体市場動向
 1.1 世界の半導体市場
 1.2 世界の半導体製品別市場動向
 1.3 世界の半導体メーカー動向
 1.4 世界の半導体需要
 1.5 世界のファブレス半導体メーカー動向
 1.6 世界のファウンドリー企業動向
 1.7 日本の半導体メーカーの動向
 1.8 半導体製造装置の市場
 1.9 半導体材料の市場
2  半導体製造用ガス
 2.1 高純度キャリアガス
 2.2 半導体デバイス製造用ガス
 2.3 成膜用ガス
 2.4 ドーピング用ガス
 2.5 ドライエッチング用材料
3  フォトレジスト
4  半導体封止材料

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[Material Profile]

4-ヒドロキシブチルビニルエーテル
ジメチルエーテル
著者一覧
今井昭夫  テクノリエゾン事務所
船津公人  奈良先端科学技術大学院大学 
小林定之  東レ(株) 
石井佑弥  京都工芸繊維大学 
丸山純  (地独)大阪産業技術研究所 


目次
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【特集】ポリマーアロイによる高機能材料の創製と開発動向

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ポリマーアロイのモルフォロジー制御と相容化剤の分子設計
Polymer Alloy Morphology and Molecular Design of Compatibilizer

 ポリマーアロイのモルフォロジー制御に有効な相容化剤としては,非相溶系のポリマー相界面に選択的に存在できるようなブロック共重合体等が選択されてきた。中でも,混合混練中に異種高分子鎖間に化学結合を生じて生成する反応型相容化剤が工業的にも多用されてきた。近年では,このように生成した相容化剤がマトリックス相中にもナノサイズ分散して,特殊な機能を発現させるような新世代ポリマーアロイの開発がすすんでいる。

【目次】
1 はじめに
2 ポリマーの相溶化と相容化
 2.1 相溶と非相溶
 2.2 相溶化と相容化
3 相容化剤の種類
 3.1 非反応型相容化剤
 3.2 反応型相容化剤
4 リアクティブプロセッシングと相容化剤
 4.1 混練過程での相容化剤の生成
 4.2 ナノサイズ分散ポリマーアロイ
5 ボトムアップ戦略とナノサイズ相分離ポリマー
6 第四世代ポリマーアロイ
 
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プロセスインフォマティクスとポリマーアロイを題材とした有機材料の設計
Design of Organic Materials on the Subject of Process Informatics and Polymer Alloys
 
 高分子材料の開発においては,高分子のもととなるモノマー分子の設計や異なるモノマーの配合比率による共重合の設計が進んでいる。分子設計,材料設計というように目的物性に注目した構造設計も重要であるが,特にいくつかの原材料を配合して目的とする材料を作る場合,その作り方も最終的な物性を左右する重要な要因となる。つまり,何を作るかという時にその作り方まで同時に考慮することが求められる。この考え方をProcess informatics(プロセスインフォマティクス)と呼んでいる。さらに,目的のものを合成,製造している際に,リアルタイムに目的物性を監視し,目的物性を維持するように操作を制御する必要もある。ここではソフトセンサーと呼ばれる仕組みが重要な役割を果たしている。

【目次】
1 はじめに
2 プロセスも含めたポリマーアロイ設計戦略
3 新材料創出とその作り方の一体化:プロセスインフォマティクス
4 マテリアルズインフォマティクスは研究の仕方のフィロソフィーである
5 おわりに

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PBT/PC 共連続型高性能ナノアロイの開発と応用
Development and Industrialization of PBT/PC Co-Continuous High-Performance NanoAlloy

 ナノオーダーで3次元連続構造形成を実現し,飛躍的な高性能化を実現する技術開発に成功した。本技術を,ポリカーボネート(PC)樹脂とポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂のアロイに適用すると,ナノオーダーで共連続構造を形成し,耐衝撃性,耐薬品性,耐熱性,剛性,透明性等の特性を飛躍的に高めた新材料を実現した。

【目次】
1 はじめに
2 スピノーダル分解による相分離構造の形成機構
3 PBT/PC共連続型高性能ナノアロイ
4 PBT/PC共連続型高性能ナノアロイ開発と応用

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[Material Report-R&Dー]

1回で編みあげることが可能であり無給電で動作可能な編物型タッチ/圧力センサ
Active Signal-Generating Touch/Pressure Sensor Produced with Single Step Knitting

 1回で編みあげた編物からなり,無給電動作可能なタッチ/圧力センサを新規に開発した。本センサは,スペーサー構造を有し,糸のみからなる編構造体である。肌触りが良好であり,軽量かつ通気性に優れ,洗濯可能である。タッチ/圧力センシングには,環境中に常時放散されている電磁波を利用しているため無給電のセンシングが可能である。

【目次】
1 はじめに
2 開発したタッチ/圧力センサの構造
3 基本的な特徴
4 ヒトの指で接触および押込んだときの電圧出力特性
5 動作メカニズム
6 想定される活用事例と実用化に向けた課題
7 おわりに

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金属と窒素が添加された 3次元規則性多孔質炭素材料における触媒反応の選択性
Preference of Catalytic Reactions in Three-Dimensionally Ordered Porous Carbon Materials Doped with Metals and Nitrogen

 3次元的に規則性細孔構造を有する炭素材料は,理想的に配置された細孔が効果的に機能し,かつ導電性を有するため電極材料として有望である。また,金属を窒素とともに炭素材料中に添加すると触媒能が付与される。本研究では,炭素源として新たな有機化合物を合成し,3次元規則性細孔の形成と効率的な金属添加の両立に成功した。またこの金属種によって触媒反応が選択されることを明らかにした。

【目次】
1 はじめに
2 3次元規則的多孔質炭素材料の合成
3 3次元規則的多孔質炭素材料の構造とmetal-N-Cサイト
4 電気化学反応に対する触媒活性
5 終わりに

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[Market Data]

全固体電池用添加剤の動向

【目次】
1  無機固体電解質(ガラス,ガラスセラミックス)
 1.1 概要
 1.2 硫化物系
 1.3 酸化物系
 1.4 錯体水素化物
2  有機固体電解質
 2.1 概要
 2.2 高分子
 2.3 ゲル
 2.4 分子結晶(結晶性有機物)
3  導電助剤

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積層セラミックコンデンサ(MLCC)の用途別動向

【目次】
1  自動車
2  スマートフォン・携帯電話
3  タブレット端末
4  ノートパソコン・パソコン
5  薄型テレビ
6  デジタルカメラ
7  第5世代移動通信システム(5G)インフラ
8  その他

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[Material Profile]

ポリカーボネートジオール
シクロヘキサノール
著者一覧
野寺明夫  PSジャパン(株)
若山恵英  大成建設(株) 
梅森浩   大成建設(株) 
郭碧濤  晉一化工股份有限公司  
山中翔  (公財)鉄道総合技術研究所
伊藤幹彌  (公財)鉄道総合技術研究所
望月政嗣  元・京都工芸繊維大学 
天野義久  神奈川工科大学 
井上秀雄  神奈川工科大学


目次
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【特集】難燃剤・難燃材料の開発と活用動向

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5G向け低誘電性ノンハロゲン難燃ポリスチレン
Low-Dielectric Non-Halogen Flame-Retardant Polystyrene for 5G

 5Gなど高周波用途では材料の低誘電性が必要となり,通信システムの安全性や信頼性より難燃性が要求される。ポリスチレンは低誘電性に優れる材料であり,今回,NOR型HALSを使用し,低誘電性を阻害しないノンハロゲン難燃ポリスチレン材料を開発した。この材料は,透明性を保持し,耐候性や熱安定性,リサイクル特性に優れる。

【目次】
1 はじめに
2 NOR型HALSによるノンハロゲン難燃化
3 NOR型HALS系難燃PSの特性
4 リサイクル特性
5 おわりに
 
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木質材料用難燃塗布材の開発
Development of Fire Protection Coating for Wood Materials
 
 木材に塗布するだけで防火性能を向上できる難燃塗布材を開発した。本難燃塗布材は,ほぼ透明で木目を視認することが可能である。また,本難燃塗布材をスギCLT表面に塗布し,発熱性試験を実施した結果,準不燃性材料の基準を満たすことを確認できた。さらに本難燃塗布材を実建物の柱の仕上材であるCLT面に適用した。塗布は工場にて一般塗装に使用するスプレーにより行い,塗布後は自然乾燥後にラッピングを施した桟木を介して重ね積みを行い現場まで運搬した。実建物においては,若干白味があるが,ほぼ透明で木目をはっきりと視認でき,木質感を十分に感じられる仕上がりとなっていることを確認した。

【目次】
1 はじめに
2 既存材料との比較
3 CLTへの適用
4 実建物への適用
 4.1 実施適用建物の概要
 4.2 難燃塗布材の塗布
 4.3 養生と運搬
 4.4 塗布面の状況
5 まとめ

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低誘電ハロゲンフリー難燃剤「PQ-60」の特長と展望
Features and Prospects of Low Dielectric Halogen-free Flame Retardant “PQ-60”

 5Gと6G通信の分野における,プリント基板や半導体パッケージ材料に使用されるPPEや変性BMI,スチレン系樹脂では難燃性が不十分であり,難燃性を向上させるためには難燃剤の添加が必要である。PQ-60を加えた耐熱性高分子材料は,超低誘電損失,難燃性,低熱膨張などの機能を実現し,高周波通信部品やエネルギーモジュールの信頼性と安全性を確保する。

【目次】
1 はじめに
2 伝送遅延と伝送損失
3 誘電理論と分子設計
 3.1 比誘電率とClausius-Mossottiの式
 3.2 誘電正接とデバイ緩和
4 PQ-60難燃剤の特徵
5 PQ-60難燃剤の応用例
6 おわりに

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車両用材料の燃えにくさを定量的に評価する
Quantitatively Evaluation of the Flammability of Materials for Railway Rolling Stock

 鉄道車両の車体内装材に使用される材料(以下,車両用材料)には,火災に対する安全性の確保のため,燃えにくい性質が求められる。このため,車両用材料には国土交通省令によって,燃えにくさを示す基準として燃焼区分が定められている。例えば,炎は上方へと広がるため,天井や壁等の車内の高い位置にある材料ほど,より燃えにくい燃焼区分が必要になる。本稿では,車両用材料の燃焼区分に関する国土交通省令による基準や試験方法を紹介するとともに,燃焼区分を定量的に評価した結果および燃焼時に発生する有毒ガス量を測定する手法を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 車両用材料の燃えにくさとは
3 燃えにくさを定量的に評価する
 3.1 CCM試験とは
 3.2 試験方法
 3.3 評価項目
  3.3.1 発熱速度
  3.3.2 煙生成速度
 3.4 試験対象とした材料
 3.5 試験結果
4 燃焼区分の定量的な分類
5 有毒ガス評価への取り組み
 5.1 CCM-IR試験装置の概略
 5.2 CCM-IR試験装置による測定結果例
6 おわりに

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[Material Report-R&Dー]

プラスチックリサイクルの先進的モデルとしてのポリ乳酸
―自然界が有する真のリサイクルシステムへのリンク―
Polylactic Acid as An Advanced Model of Plastic Recycling Linking to Natural Carbon Cycle of True Recycling System

 これまでの石油系プラのPETボトルのマテリアルリサイクルなどはローカルな目先の対症療法に過ぎず,真の解決策とはなり得ない。本稿では,自然界が有する真のリサイクルシステムである物質循環(炭素循環)にリンクした生分解性バイオマスプラのポリ乳酸のリサイクルを地球的規模のグローバルな視点から論考する。

【目次】
1 はじめに
2 自然界が有する真のリサイクルシステムとは
 2.1 物質循環としての炭素循環
 2.2 バイオプラスチックの分類と識別表示制度
3 ポリ乳酸の物質循環(炭素循環)とリサイクル
 3.1 グローバルな視点から
 3.2 ローカルな視点から
  3.2.1 バイオリサイクル…堆肥化(好気性下)又はバイオガス化(嫌気性下)
  3.2.2 ケミカルリサイクル…熱分解による原料ラクチドへの還元
  3.2.3 マテリアルリサイクル
4 ライフサイクルアセスメント(LCA)による環境負荷の客観的・定量的評価
5 真に持続可能な資源循環型社会へ
 5.1 生分解性プラスチックの理想像
 5.2 日本における先進的モデルとしての富良野市
6 おわりに

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自動運転用の仮想空間シミュレータ
A Virtual World Simulator for Autonomous Driving Cars

 世界の自動運転開発は既に社会実装(実用化)の段階に入っており,ここ数年の米中日の目まぐるしい動きを説明する。日本については国家プロジェクトが重要な役割を果たしており,その体制を説明する。筆者等の国プロ「DIVP」は,実車テストとはデジタルツインの関係になる「仮想空間シミュレータ」を開発し,現状では世界トップレベルの現実世界再現性を達成している。「仮想空間シミュレータ」は,単なるシミュレータの枠を超えて,自動運転開発を支える幅広い基盤技術へと発展しつつある。この現状を,2つの例で説明する。

【目次】
1 自動運転の社会実装を巡る,世界と日本の状況
2 自動運転車の開発には,なぜ仮想空間シミュレータが必須か?
3 仮想空間シミュレータは,自動運転車の「眼」であるセンサの,不完全さの再現が重要
4 仮想空間シミュレータの更なる応用①:複雑な統合センサシステムのための研究プラットフォーム
5 仮想空間シミュレータの更なる応用②:HILSコントローラ
6 まとめ

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[Market Data]

試薬工業の市場動向

 科学の発展や研究開発,環境分析などに貢献する試薬工業は,景気の変動に大きく左右されないといわれているが,景気回復に伴い増加傾向にあった医薬品製造業における研究費は,2021年は対前年比1.7%の減少となっている。近年はバイオ,環境,食品などの用途で新しい試薬が開発されているが,新型コロナウィルス感染症の拡大により,感染検査薬として試薬のニーズが高まっている。

【目次】
1  概要
2  需給動向

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タッチパネル工業の市場動向

 タッチパネルの需要は,スマートフォン向けを中心に堅調に拡大を続けていたが,2014年ごろからスマートフォンやタブレットPCの成長鈍化により,上げ幅が鈍化傾向となった。2021年もその傾向が続いたとみられる。インセル型,オンセル型の普及は着実に進んでいて,メーカーの淘汰,再編の動きは相変わらず活発であり,タッチパネル業界は依然として市場での生き残りを賭けた競争が続いている。

【目次】
1  概要
2  市場動向
3  材料・開発動向
4  企業動向

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[Material Profile]

液体アンモニア
ヨウ素
炭化ケイ素
桝井捷平  MTO技術研究所 
近藤要  出光ユニテック(株)
矢葺勉  布施真空(株)
岸本学  三菱ケミカル(株)
上村泰二郎  (株)GSI クレオス
湊遥香  信州大学
鈴木大介  信州大学
田中慎二  (国研)産業技術総合研究所 
小野英明  (国研)産業技術総合研究所
吉田勝  (国研)産業技術総合研究所


目次
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【特集】SDGs・CASE 対応!自動車内外装を中心としたプラスチック加飾・塗装代替技術の最新動向

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はじめに
Preface

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SDGs対応プラスチック加飾・塗装レス技術の最新動向
Latest Trends in Plastic Decoration and Paintless Technologies for SDGs

 近年,モノづくりの世界は“低コスト価格競争”から“高付加価値競争”への移行が進み,人の感性に訴えかける製品開発が求められている。2次品質(官能品質,質感)を向上させる手段として「加飾技術」への関心は,ますます高くなっている。現在,SDGs,COPなどの世界共通目標,ならびにCASE,MaaSなど自動車産業の共通目標があり,今後の加飾は,これらに対応したものになっていく必要があると考えられる。本稿では,SDGs,サステナブル対応に向けたプラスチック加飾技術・塗装代替技術の最新動向について説明する。

【目次】
1 今後の加飾に関連する国際社会の目標,自動車メーカー(産業)の目標
 1.1 国際社会の目標
 1.2 自動車メーカー(産業)の目標
2 今後の加飾
 2.1 塗装・めっき代替(塗装・めっきレス)加飾
  2.1.1 加飾フィルム貼合による塗装代替
  2.1.2 高外観原着材料によるモールドインカラー(MIC)
  2.1.3 インモールド塗装(IMP)
 2.2 塗装代替以外の環境対応加飾技術
  2.2.1 植物由来材料,植物由来繊維複合材料使用の加飾
  2.2.2 軽量化と加飾,マルチマテリアルの加飾
  2.2.3 易解体,モノマテリアル化,リサイクル材利用加飾
 2.3 高付加価値製品につながるその他の加飾
  2.3.1 機能付加加飾
  2.3.2 バイオミメティクスと構造色加飾
  2.3.3 3Dプリント着色加飾
  2.3.4 3次元形状品への直接インクジェット印刷
3 自動車内装部品への適用,展開
 3.1 各加飾技術の展開状況
  3.1.1 フィルム加飾
  3.1.2 NSD(Non Skin Decoration)
  3.1.3 型内塗装
  3.1.4 ソフト表面加飾
  3.1.5 繊維複合材加飾
  3.1.6 伝統工芸を用いた加飾
  3.1.7 間接照明を利用した加飾
 3.2 次世代モビリティキャビン
4 塗装代替以外の自動車外装への適用,展開
 4.1 今後の自動車外装部品の代表例
 4.2 今後の自動車外装イメージ
5 まとめ(今後の加飾の予想)
6 おわりに
 
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高透明ポリプロピレンシートによるポリプロピレン成形品の機能性向上と環境負荷低減
Improvement Functionality and Reduction of Environmental Burdens of Polypropylene Parts with High Transparent Polypropylene Sheets

 我が社では,独自のポリプロピレン(PP)の結晶化コントロール技術による高透明PPシートを1981年に上市以来,食品包装を中心に展開してきた1)。高透明PPシートの特徴である優れた透明性,成形性に加え,屋外で使用可能な耐候性の付与や易接着機能,蓋材とのイージーピール性等の付与により,輸送機器(二輪車,自動車)や医薬品包装の分野へ展開している。近年では,プラスチックの資源循環への社会的要望の高まりに伴い,リサイクル特性に優れる高透明PPシートが注目されている。本稿では,高透明PPシートである出光加飾シートTMによるポリプロピレン成形品の機能性向上と環境負荷低減について紹介する。

【目次】
1 高透明PPシート・出光加飾シートの概要
 1.1 透明性と意匠表現性
 1.2 独自の結晶構造による優れた成形性と成形時の結晶化進展による物性向上
 1.3 出光加飾シートの表面硬度
2 出光加飾シートを用いた加飾成形によるPP成形品の塗装代替と環境負荷低減
 2.1 成形品塗装の環境負荷と塗装代替技術
 2.2 出光加飾シートをクリア層として用いた塗装代替
 2.3 出光加飾シートを用いた加飾成形品のリサイクル適性
3 出光加飾シートによるプラスチック成形品の高意匠化・高機能化
 3.1 出光加飾シートとテクスチャー転写成形の組み合わせによる高意匠成形品
 3.2 出光加飾シートの誘電特性を活かした用途展開
4 おわりに

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TOM 工法による自動車内外装の3次元表面加飾技術
3D Surface Decoration Technology for Automotive Interiors and Exteriors Using the TOM Method

 自動車の内装や外装部品には金属,非金属,プラスチック,複合材,ガラス等多くの素材が使用されており,しかも形状は平面だけではなく曲面を有したものも多く,これらの加飾には高意匠性に加えブランドの独自性とカーボンニュートラル社会の実現に向けた環境適合性が求められている。本稿では塗装の代替技術として注目されているTOM(Three dimension Overlay Method)工法を中心に自動車内装及び外装部品への3次元表面加飾技術について解説する。

【目次】
1 はじめに
2 TOM(Three dimension Overlay Method=3次元表面被覆工法)
3 TOM工法を進化させたNeo-TOM工法
 3.1 Neo-TOM工法の原理
 3.2 Neo-TOM工法のプロセス
4 自動車へのTOM及びNeo-TOM工法の応用
 4.1 内装への応用
 4.2 外装への応用
 4.3 フィルム加飾による環境負荷の低減
5 TOM工法で使用されるフィルム(表皮材)
6 近未来の自動車工場
7 おわりに

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DURABIO (デュラビオ)の自動車内外装の塗装レス化と環境への対応
DURABIO’s Paintless Automotive Interiors and Exteriors and its Environmental Friendliness

 三菱ケミカルは,KAITEKIの実現に向けた取組みを推進する製品群として,枯渇しない原料,すなわちサスティナブルリソースを用いたバイオポリマーの開発と実用化に鋭意取り組んでおり,自然環境に負荷をかけない生分解性プラスチック「Bio PBSTM」に加え,植物由来の透明バイオエンジニアリングプラスチック「DURABIOTM(デュラビオ)」の開発と市場導入を推進してきている。

【目次】
1 はじめに
2 DURABIOTMとは
3 DURABIOTMの製造方法
4 DURABIOTMの材料特性
 4.1 光学特性
 4.2 耐光性・耐候性
 4.3 表面硬度・耐傷付き性
 4.4 衝撃特性
 4.5 耐薬品性
 4.6 意匠性
 4.7 成形性
 4.8 撥菌細菌低付着機能
5 用途展開
 5.1 自動車内外装材着部品への適用
 5.2 車載ディスプレイ用透明パネルカバーへの適用
 5.3 自動車分野以外への適用
6 DURABIOの環境特性
7 終わりに

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SDGsの観点からみる型内塗装技術の最新情報
In-Mold Coating Technology Latest Information from SDGs View

 ここ数年投稿記事や講演会,及び展示会などのメディア媒体を通じて独Krauss Maffei社が提唱する型内塗装技術(Color Form)による欧米の採用事例や機能・特徴について言及し,環境に優しい工法として紹介してきたが,既存のプラスチック塗装工程と比べた具体的なCO2削減効果の数値検証は十分ではなかった。最近になって先行する欧州でもColor Form設備を導入した顧客による協力を得て深く精査され,また国内においても自動車部品メーカー,並びに当社のパートナーであるプラスチック塗料専門メーカー武蔵塗料による協力を得て,対環境に焦点を当てたCO2削減効果の数値精査が進んでいる。今回の記事では型内塗装技術の欧米を中心とした最新の採用動向とSDGsの観点からみた本技術の特徴について展開する。

【目次】
1 最新の型内塗装採用事例
2 SDGs視点から見た型内塗装の優位性
3 スプレー塗装と比較したCO2削減効果
4 型内塗装技術の魅力

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[Material Report-R&Dー]

高分子微粒子を活用した新たなマテリアルリサイクルの実現
Sustainable Material Recycling Using Polymeric Microparticles

 高分子材料は私たちの生活を豊かにする一方,近年,環境汚染や資源の枯渇などの社会問題として取り上げられる。そのため,品質の高い製品をより長く使うだけでなく,効率的にリサイクルし,再利用することが求められている。そのような背景の中,本稿では,高分子微粒子を活用したクローズドループ可能なマテリアルリサイクルについて述べる。

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バイオポリエステル・バイオポリアミドマルチブロック共重合体の合成および評価
Synthesis and Characterization of Multiblock Copolymer Composed of Biopolyester and Biopolyamide

 高い生分解性をもつポリアミド4(PA4)と,ポリブチレンサクシネート(PBS)とのマルチブロック共重合体を合成した。PBSとPA4のブロックサイズを系統的に変えた共重合体のキャストフィルムの物性を評価した結果,透明で柔靭な機能を発現させることができた。広角X線回折により,この機能発現はフィルムの結晶化度に起因すると示唆された。

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[Market Data]

有機ゴム薬品工業の市場動向

 有機ゴム薬品はユーザー企業の海外生産シフトという構造的な問題のもとで,2009年以降生産量を減少させてきた。2017年,2018年は生産量,販売量ともに増加に転じたが,2019年,2020年は一転して減少となった。2021年は新型コロナ影響から経済が回復しつつあり,コロナ前の水準に戻りつつある。

【目次】
1  需要動向
2  新ゴムの需給動向
3  有機ゴム薬品の輸出入推移
4  メーカー動向・製品開発

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[Material Profile]

メタクリル酸クロライド
4,400円
著者一覧
本塚智  九州工業大学 
佐藤尚  名古屋工業大学 
遠藤恭  東北大学 
齋藤章彦  大同特殊鋼(株)
久保田啓義  (株)東北マグネットインスティテュート
熊谷宗修  (株)東北マグネットインスティテュート
平本尚三  (株)東北マグネットインスティテュート
峠哲雄  JFEテクノリサーチ(株)
玉手亮多  (国研)物質・材料研究機構
西川慶  (国研)物質・材料研究機構
駒場京花  筑波大学
後藤博正  筑波大学


目次
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【特集】軟磁性材料の研究開発動向

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電磁気応用製品用鉄心への応用を指向した軟磁性鉄粉

Soft Magnetic Iron Powder for Soft Magnetic Composite

 周波数の低い領域で用いられる電磁気応用製品用の鉄心としては積層鉄心が圧倒的なシェアを占めている。しかし,世界的な運輸部門の電動化の進展やパワーエレクトロニクス技術の発達に伴って,積層鉄心とは異なるその特性から圧粉鉄心が再注目されている。本稿では圧粉鉄心およびその主要材料である軟磁性鉄粉と,その高性能化に関する研究開発の状況について概説する。

【目次】
1 はじめに
2 軟磁性鉄粉の種類とその特徴
3 磁性鉄粉の高機能化
4 おわりに 

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磁気ひずみの大きなソフト磁性薄膜材料の開発
Development of Large Magnetostrictive Soft Magnetic Films

 大きな磁気ひずみを有する薄膜形状のFe-Ga合金ではデバイス応用する上で,それらの軟・高周波磁気特性を著しく改善する必要がある。これらの課題を解決する方法の一つとして第三元素添加があげられる。本稿では,第三元素としてBを選択し,B添加したFe-Ga(Fe-Ga-B)膜の基本特性を検討した。その結果,Bを十分に添加すると良好な静・高周波磁気特性が得られることがわかった。したがって,Fe-Ga-B膜は次世代電磁気デバイスやマイクロ波磁気デバイスの有力な材料候補の一つである。

【目次】
1 はじめに
2 Bを添加したFe-Ga膜の構造
3 Bを添加したFe-Ga膜の静磁気特性
4 Bを添加したFe-Ga膜の静磁気特性
5 まとめ
 
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高感度・高磁束密度軟磁性帯鋼『MEN®PB, MEN®PC』
High-Sensitivity, High-Magnetic Permeability and High Magnetic Flux Density Material 『MENPB, MENPC』
 
 自動運転やxEV化やCASEに必須の自動車センサの高感度化や電装部品の小型化等のニーズが増大中である。特にセンサの高感度化・小型化が求められる。そこで,主にニッケル,その他の微量添加元素の成分バランスとプロセスの最適化を図り,パーマロイ系材料MENPB,MENPC系の高感度(高透磁率)・高磁束密度化に成功したので紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 開発の概要
3 開発の背景
4 開発の目標
5 開発の内容
 5.1 最適成分設計
 5.2 製造プロセスの最適化
 5.3 技術の特徴,従来技術との相違等
 5.4 従来技術の内容と問題点
6 開発した製品の特徴と用途
 6.1 高磁束密度高透磁率材MENPB-S
 6.2 超高透磁率材MENPC-2S
7 社会への波及効果
 7.1 開発材の産業界への貢献や波及効果
 7.2 開発成果の社会生活への貢献度
 7.3 開発材の将来性
8 おわりに

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ナノ結晶軟磁性材料NANOMET®の特徴
Features of Nanocrystalline Soft Magnetic Material NANOMET ®

 NANOMET®は,2009年に東北大学金属材料研究所のA. Makinoらによって発明されたナノ結晶軟磁性材料であり,電磁鋼板に匹敵する高い飽和磁束密度とアモルファス合金を超える低損失を兼備した従来材料にない特徴を持つ。その社会実装に向けて様々な取り組みが行われている。本章では,NANOMET®の特徴と応用例について紹介する。

【目次】
1 NANOMET®の開発
2 NANOMET®の製造
 2.1 アモルファス薄帯の鋳造
 2.2 NANOMET®の熱処理
3 半導体封止材料の高耐熱化技術

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軟磁性材料の特性評価
Characteristic Evaluation of Soft Magnetic Material

 軟磁性材料には様々な材料があり,自動車の電動化をはじめ,環境配慮・カーボンニュートラルへの貢献が期待されている。本稿では,代表的な軟磁性材料である電磁鋼板を中心に,要求される特性と評価方法を紹介する。また,材料開発や実機応用につなぐ観点でも,特性評価手法の最近の動向を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 軟磁性材料と電磁鋼板
3 軟磁性材料に要求される特性と評価方法
 3.1 リング試験片による磁気特性試験
 3.2 エプスタイン試験
 3.3 単板磁気特性試験
 3.4 高磁場・高周波での磁気特性試験
 3.5 層間抵抗と占積率
4 材料開発や実機応用に関わる特性評価
 4.1 応力下での磁気特性試験
 4.2 磁気特性の温度変化
 4.3 結晶方位解析へのEBSD活用
5 おわりに

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[Material Report-R&Dー]

高い力学強度をもつ高分子ゲル電解質の創製とリチウム金属負極保護被膜への適用
Fabrication of Polymer Gel Electrolytes with High Mechanical Strength and Their Application to Artificial Protective Layer of Lithium Metal Anode

 次世代リチウム二次電池の負極材料として期待されるリチウム金属負極は,充放電サイクル寿命や安全性に問題がある。本研究では高濃度リチウム塩を含む電解液と水素結合性高分子から形成される非常に高強度なゲル電解質を創製し,リチウム金属負極の保護被膜に適用することで,リチウム金属電池のサイクル性能を大幅に向上した。

【目次】
1 はじめに
2 高強度な高分子ゲル電解質の開発
3 ゲル電解質のリチウム金属負極人工保護被膜への適用
4 おわりに

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温泉水中でのポリアニリンおよびポリアニリン/繊維コンポジットの合成
Synthesis of Polyaniline/Textile Composites in Volcanic Water

 温泉水は,地下から湧水する水資源である。温泉は人々に安らぎや健康を与える。美容や食物,エネルギーなどの分野にも利用されるが,物質化学への応用は未発達である。本研究では,日本各地の酸性温泉水を用いて導電性高分子の一種であるポリアニリンの合成を行った。酸の強い温泉水ほど高い電気伝導度が得られることが分かった。

【目次】
1 はじめに
 1.1 温泉とは
 1.2 ポリアニリン
2 使用した温泉水
 2.1 玉川温泉
 2.2 蔵王温泉
 2.3 箱根温泉
 2.4 草津温泉
 2.5 那須湯本温泉
3 ポリアニリンおよびポリアニリン/繊維コンポジットの合成
 3.1 ポリアニリンの合成
 3.2 ポリアニリン/繊維コンポジットの合成
4 得られたポリアニリンおよびポリアニリン/繊維コンポジットの特徴
 4.1 分子構造
 4.2 分光測定
 4.3 電気伝導度
 4.4 ヨウ素吸着材料への応用
5  おわりに

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[Market Data]

有機顔料工業の市場動向

 2021年の有機顔料の生産量は前年比106.0%の1万2,135トンとなった。有機顔料の主要需要分野である印刷インキや塗料への需要はここ数年低迷していたが,2021年には回復傾向がみえ,フタロシアニン系顔料,アゾ顔料ともに生産量は増加した。また,原材料となる基礎有機化学品の価格が上昇していることに加え,有機顔料の生産大国である中国とインドにおいて,排水処理等の環境対策の強化が進み,製造コストの上昇が続いている。原料価格の上昇は今後も続く可能性があり,各メーカーともに原料の安定供給が求められる。今後は新興国への販売拡張に向けた生産拠点の整備と顧客のニーズへの対応が求められるだろう。

【目次】
1  生産概要
 1.1 フタロシアニン系顔料
  1.1.1 銅フタロシアニンブルー
  1.1.2 銅フタロシアニングリーン
 1.2 アゾ顔料
  1.2.1 不溶性アゾ顔料
  1.2.2 溶性アゾ顔料
2  需要先概要
 2.1 印刷インキ関係
 2.2 塗料関係
 2.3 プラスチック関係
 2.4 繊維関係
 2.5 IT関係
 2.6 その他
3  輸出入の概要
4  メーカー動向
5  製品開発動向
6  環境問題への対応

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水処理薬品工業の市場動向

 上下水道処理をはじめ製紙工程や工業用水などで利用される水処理薬品。いずれも原水の性質に応じて各種薬品が選択されているが,基本的な機能は,凝集・沈澱・ろ過の3つであり,さらに下水・排水処理では殺菌も行われる。国内の凝集剤市場の9割を占める硫酸アルミニウムとポリ塩化アルミニウムの2021年の需要は,硫酸アルミニウムが前年比3%増,ポリ塩化アルミニウムは1%の増加だった。同じく無機系凝集剤であるポリ硫酸第二鉄は,その使いやすさから応用範囲を広げている。次亜塩素酸ソーダ生産量は前年比2%増となった。活性炭の生産量は前年比3%減となり,長期低落傾向が続く。高分子凝集剤の2021年の需要は前年と同水準だった。

【目次】
1  概要
2  硫酸アルミニウム(硫酸バンド)
 2.1 概要
 2.2 市場動向
 2.3 企業動向
 2.4 価格
3  ポリ塩化アルミニウム(PAC)
 3.1 概要
 3.2 市場動向
 3.3 企業動向
 3.4 価格
4  ポリ硫酸第二鉄(「ポリテツ」)
 4.1 概要
 4.2 市場動向
 4.3 価格
5  次亜塩素酸ソーダ
 5.1 概要
 5.2 市場動向
 5.3 企業動向
 5.4 価格
6  活性炭
 6.1 概要
 6.2 市場動向
 6.3 用途動向
 6.4 企業動向
 6.5 価格
7  高分子凝集剤
 7.1 概要
 7.2 市場動向
 7.3 企業動向
 7.4 価格 

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[Material Profile]

ゼオライト
4,400円
著者一覧
野村和宏  NBリサーチ 
木田紀行  三菱ケミカル㈱
中村吉伸  大阪工業大学
平井智康  大阪工業大学
藤井秀司  大阪工業大学
田中祐介  住友ベークライト㈱
川野真太郎  (地独)大阪産業技術研究所 
望月政嗣  元・京都工芸繊維大学 


目次
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【特集】エレクトロニクス分野におけるエポキシ樹脂の活用

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半導体封止材における高周波対応
Semiconductor Encapsulants Technology for High Frequency Application

 基板や封止材には現在エポキシ樹脂が広く適用されており,この樹脂は環境耐性や電気特性において優れた性能を有しているのだが,高周波に対応するための低誘電特性は有していない。そこでエポキシ樹脂を高周波用途に使用するために硬化剤や添加剤,希釈剤などに対して新しい技術が開発されてきている。本稿では,そのいくつかを紹介する事とする。

【目次】
1 はじめに
2 高周波による伝送損失
3 化学構造と誘電特性
4 低誘電エポキシ樹脂のための材料技術 
 4.1 活性エステル
 4.2 ポリフェニレンエーテル(PPE)の硬化剤としての可能性
 4.3 低誘電エポキシモノマー
 4.4 低誘電酸無水物
5 低誘電半導体封止材の開発 
 5.1 低誘電 NCF
 5.2 低誘電封止材
6 まとめ

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高周波対応に向けたエポキシ樹脂の低誘電化技術
Low Dielectric Technology of Epoxy Resin for High-Frequency Applications

 エポキシ樹脂は良好な機械物性とデバイスへの加工性を併せ持つため,プリント基板の素材として使われてきた。近年,通信および計算の高速大容量化により,電子機器の高周波対応(低伝送損失)が強く求められている。最も重視される特性が低誘電性であり,エポキシ樹脂が不得意な領域である。他方,エポキシ樹脂は設計自由度が広い材料でもあるため,筆者らは低誘電エポキシ樹脂の開発に取り組んでいる。本稿では,低誘電エポキシ樹脂の設計手法および開発事例を解説する。

【目次】
1 はじめに
2 低誘電エポキシ樹脂とその硬化物の設計
 2.1 低誘電エポキシ樹脂の設計手法
 2.2 エポキシ樹脂の低誘電硬化システム
3 低誘電エポキシ樹脂の実際の開発事例
 3.1 低分子タイプ
  3.1.1 フッ素原子含有エポキシ樹脂 YX7760
  3.1.2 フッ素原子非含有エポキシ樹脂 YL9133
 3.2 中分子タイプ
 3.3 高分子タイプ
4 おわりに

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エポキシ樹脂のフィラーと界面の設計
Optimum Modification of Epoxy Composite Using Silane Coupling Agent
 
 充てんエポキシ樹脂の強度向上や吸水率低減のためのシランカップリング剤変性について検討した。目的に対するシランカップリング剤の最適分子構造,添加方法の影響(前処理とインテグラルブレンド法),界面の接着とマトリックスの改質効果を比較した。インテグラルブレンド法やマトリックス改質の有用性が分かった。

【目次】
1 はじめに
2 充てんエポキシ樹脂の強度
3 熱膨張係数の低減
4 吸水率の低減
5 おわりに

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先端PKGに対する半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の展開
Development of Epoxy Molding Compound for Advanced PKGs

 次世代半導体素子のSiCや GaNを用いたパワーデバイスには高耐熱性などの特性が要求される。著者らは,パワーデバイス用エポキシ樹脂モールドコンパウンド(EMC)において,樹脂の分子運動の抑制によりHTRBなどの信頼性を向上させ,EMCとPKG部品のCTE調整にて温度サイクル試験での剥離を防止させ,さらに,高Tgと高耐熱性を両立できる新型エポキシ樹脂と硬化剤を見出した。

【目次】
1 はじめに
2 先端半導体向け封止材料の開発コンセプト
 2.1 半導体封止材料の高耐熱化
 2.2 HTRB耐性向上(High Temperature Reverse Bias:高温逆バイアス)
 2.3 CTI(Comparative Tracking Index:耐トラッキング指数)特性向上
 2.4 放熱性向上
 2.5 半導体封止材料の耐温度サイクル性向上
3 半導体封止材料の高耐熱化技術
 3.1 レジンの高耐熱化技術
 3.2 新規高Tg・低吸水レジンを用いた封止材料の開発
4 おわりに

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[Material Report-R&Dー]

シクロデキストリンと光機能性クマリンのホスト-ゲスト架橋ハイドロゲルの創出
Fabrication of Host-Guest Crosslinked Hydrogels Using Cyclodextrin and Photo-Functional Coumarin

 アクチュエーターなどに応用可能な高分子ハイドロゲルは,柔軟性・高弾性に加え,メンテナンスフリーな機能が求められる。本稿では,ハイドロゲル架橋部位に,ホスト-ゲスト包接錯体として,光反応性のゲスト分子をホスト内に包接させた超分子構造を導入し,光・熱に応答した粘弾性の制御や自己修復が可能なハイドロゲルの創出事例について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 ホスト-ゲスト超分子架橋系の導入例と光反応場の構築
3 1:2包接錯体の化学量論と光機能性ゲスト分子の特性評価
4 1:2三元系超分子架橋剤のin situ重合で得られるハイドロゲルの刺激
応答粘弾性制御
 4.1 ハイドロゲルの作製と光応答性粘弾性制御
 4.2 三元系超分子架橋ゲルの動的粘弾性測定による自己修復性評価
 4.3 温度に応答した三元系架橋ハイドロゲルの粘弾性制御
5 おわりに

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ポリ乳酸の生分解機構から理解する長期使用耐久性と抗菌・防カビ性の発現
Long-term Durability and Anti-Bacterial/Fungal Activity of Polylactic Acid Understandable from Its Biodegradation Mechanism

 微生物産生ポリエステルに代表される酵素分解型生分解性プラスチックは,生分解性と長期使用耐久性や抗菌・防カビ性はトレードオフの関係にあるのに対し,非酵素分解(加水分解)型のポリ乳酸は 2段階2様式の特異的な生分解機構から,生分解性であるにもかかわらず長期使用耐久性や抗菌・防カビ性を両立させることが可能である。

【目次】
1 はじめに
2 生分解性プラスチックの生分解機構
3 ポリ乳酸の生分解機構
 3.1 非酵素分解(加水分解)型…2段階2様式の特異的な生分解機構
 3.2 ポリ乳酸が内包する分解制御機構…生分解性と耐久性の両立
4 生分解性プラスチックの分解速度と製品寿命
 4.1 生分解性プラスチックの理想像とは
 4.2 ポリ乳酸の分解速度の制御と長期使用耐久性(10年以上)
5  ポリ乳酸が内包する抗菌・防カビ性と発現機序
 5.1 プラスチックのカビ抵抗性試験(JIS Z-2911)
 5.2 抗菌防臭加工新基準…繊維製品新機能性評価協議会
 5.3 ポリ乳酸の抗菌・防カビ性発現機序
6  おわりに

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[Market Data]

石油製品添加剤工業の市場動向

 石油製品添加剤の需要は,その用途先となる燃料油や潤滑油などの需要に大きく左右される。2008年秋からの世界同時不況の影響で自動車,機械,電気機器などが大幅減産となり,その影響で石油製品,石油製品添加剤需要も落ち込みが続いた。2010年に回復の兆しが見られたものの,東日本大震災や景気低迷,エネルギー政策の迷走等により,先行きは不透明なものとなり,その後も需要は長く横ばい状態が続いている。

【目次】
1  概要
2  需給動向
 2.1 燃料油添加剤
 2.2 潤滑油添加剤
3  添加剤メーカーの動向

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[Material Profile]

クロロメチルスチレン
酸化セリウム(IV)
酸化チタン(IV)
4,400円
著者一覧
白須圭一  東北大学 
水谷正義  東北大学
安藤元彦  日本アビオニクス(株)
梅木鉄平  ナガセケムテックス(株) 
島本一正  (国研)産業技術総合研究所 
首藤雄大  (国研)産業技術総合研究所 
根岸雄一  東京理科大学
ダス サイカット  東京理科大学


目次
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【特集】異種材料接着・接合技術の最新動向

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3D積層造形した金属基板とCFRPを直接圧着した接合体の作製
CFRP/3D-Printed Titanium Alloy Adhesive Joint Prepared by Hot-Press-Aided Co-Bonding

 本稿では,3D造形したTi基板(3DP-Ti)と熱硬化性CFRPとのホットプレス接合に関する著者らの研究事例について紹介する。まず,3D金属積層造形によるTi基板の造形手法,形状・構造評価ついて簡単に述べ,この3DP-Ti基板に対してCFRPをホットプレスにて接合したマルチマテリアル化について著者らの結果を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 金属3D積層造形による基板作製
3 ホットプレスによるCFRPの直接接合
4 おわりに

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パルスヒート工法による樹脂と金属の直接接合
Direct Bonding of Resin and Metal by Pulse Heat Method

 近年,マルチマテリアル化を実現する樹脂と金属の異種材接合が盛んに研究開発されている。本稿では当社製品であるパルスヒートユニットを応用して開発した,樹脂と金属を直接接合する異種材接合技術の概略と特徴,装置,接合事例を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 異種材接合技術の概要と特徴
3 異種材接合プロセスの適用例
4 今後の展開

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異材接着向け環境配慮型エポキシ接着剤
Eco-friendly Epoxy Adhesive for Bonding Dissimilar Materials

 地球環境の保全は,今や国際社会が直面する喫緊の課題であり,製品開発活動においても,いかに環境に配慮した製品であるかが問われている。そこで,弊社で開発中の環境配慮型エポキシ接着剤として,常温硬化系に新たな価値を加えた機能性常温硬化接着剤と,植物由来の原材料を使用したバイオベース接着剤の取り組みをご紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 異材接着(マルチマテリアル接合)
3 常温硬化型接着剤
 3.1 高接着タイプ(DENATITE ASA-3000)
 3.2 高靭性(高弾性&高伸び)タイプ(DENATITE ASA-3001)
 3.3 高伸びタイプ(DENATITE ASA-3002)
 3.4 高放熱タイプ(DENATITE ASA-3003)
4 バイオベースエポキシ接着剤
5 まとめと今後の展開

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接着接合部の破断時における強度分布の推定手法の開発
Development of a Method for Estimating the Strength Distribution of Adhesive Joints

 接着接合の構造体等への適用が敬遠される理由の一つに長期耐久性への不安が挙げられる。長期耐久性保証につながる技術として,本稿では耐久性に特に大きな影響を与えることが知られている水に起因した接着接合部の強度低下に関して,接着面内の接着強度分布を推定する手法について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 水が接着接合部に与える影響
3 接着剤層への水の拡散
4 実験
 4.1 実験手順
 4.2 材料
 4.3 接着剤硬化物(バルク)試験片
 4.4 引張試験およびIR測定
5 実験結果および考察
 5.1 引張試験およびIR測定結果
 5.2 機械学習によるモデル化
6 おわりに

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[Material Report-R&Dー]

Mn-Coプルシアンブルー類似体を用いた水蒸気を含むガスからの純メタノールの回収
Mn-Co Prussian Blue Analogue for the Purification of Pure Methanol from Moist Gas

 水蒸気を含むメタノールガスからメタノールを効率的に除去できる吸着材,Mn-Coプルシアンブルー類似体(MnHCC)を開発した。従来の吸着材では,水蒸気が存在する条件下ではメタノールをほとんど吸着できないという課題があった。しかしMnHCCは水蒸気を含んでいても,吸着脱離にて高濃度のメタノール(95%)として回収ができた。

【目次】
1 はじめに
2 MnHCCの特性評価
3 MnHCCのメタノール吸着脱離特性
4 MnHCCのメタノール濃縮プロセスエネルギー
5 終わりに

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新規トポロジーを有する3次元COF『TUS-84』の合成と活用
Synthesis and Application of Three-dimensional COF “TUS-84” with Novel Topology

 相互貫入型のscu(scu-c)トポロジーを持つ新たな3次元共有結合性有機構造体,すなわちTUS-84の合成に成功した。得られたTUS-84は,秩序あるマイクロポーラス構造と優れた安定性のため,ドラッグデリバリー媒体として高い可能性を有していることが明らかとなった。

【目次】
1 はじめに
2 合成と構造解析
3 ドラッグデリバリーへの応用
4 まとめ

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[Market Data]

接着剤工業の市場動向

2021年の接着剤の生産量は前年比100.4%の85万4,751トンとなり,出荷金額は前年比102.3%の2,419億円となった。2015年以降は合板など建築用途で需要が増加し,全体的な生産量は増加の傾向にあったが,2020年は,新型コロナウイルス感染症による景気の停滞により,生産量,出荷金額は減少した。2021年は,経済の回復傾向から生産量・出荷金額とも微増した。

【目次】
1  需給概要
2  品目別概要
3  需要動向
4  輸出入の概要
5  業界動向
6  環境問題への対応

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水素エネルギーの動向

【目次】
1  概要
2  開発動向
3  市場動向
4  業界・企業動向

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燃料電池の動向

【目次】
1  概要
2  開発動向
3  市場動向
4  業界・企業動向

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排熱利用の動向

【目次】
1  概要
2  開発動向
3  市場動向
4  業界・企業動向

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[Material Profile]

カーボンナノチューブ
カーボンブラック
4,400円
著者一覧
馬場正  東京農業大学 
大槻みどり  住友ベークライト(株)
大槻彰良  住友ベークライト(株)
山口啓太  住友ベークライト(株)
黒沢高博  東洋製罐(株) 
吉田卓真  旭化成(株) 
向田雅一  (国研)産業技術総合研究所 
福井彰  (株)半導体熱研究所 


目次
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【特集】食品ロス削減に向けた食品包装の鮮度保持技術

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Active MA 包装による青果物の品質保持
Active Modified Atmosphere Packaging to Improve the Keeping Quality of Fruits and Vegetables

 収穫した青果物の品質保持技術のひとつに,包装内を品質保持に適したガス組成に人為的に改変する方法があり,Active MA包装と呼ばれる。中でも大気よりも高い濃度の酸素を利用したActive MA包装は,今までにない消費期限の延長効果が認められる。高濃度酸素を利用したActive MA包装の効果を,収穫後青果物の品質劣化要因である異臭と褐変の抑制の観点から概説した。

【目次】
1 はじめに
2 異臭の発生抑制
3 酵素的褐変の抑制
4 まとめ 

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鮮度保持フィルム(P-プラス  ®・おいしさスキン®)
Freshness Preserving Films (P-Plus® & Skin Pack)

 近年,環境に対する意識と高まる中,社会の重要課題であるフードロス削減に貢献することが可能な青果物鮮度保持用のMA包装資材「P-プラス®」と,精肉・加工食品用のバリアスキンパックフィルム「おいしさスキン®」の2製品について,特徴や効果の一例について説明する。

【目次】
1 青果物用鮮度保持フィルム「P-プラス®」について
 1.1 はじめに
 1.2 青果物の鮮度保持
  1.2.1 環境ガス組成
  1.2.2 温度
  1.2.3 湿度
  1.2.4 微生物
 1.3 鮮度保持フィルムの種類
  1.3.1 MA包装
  1.3.2 抗菌フィルム
  1.3.3 活性フィルム
 1.4 サステイナブル(持続可能)な生産消費体制の構築
 1.5 事例紹介
  1.5.1 かんしょ
  1.5.2 メロン
 1.6 まとめと今後の課題
2 スキンパックフィルム「おいしさスキン®」について
 2.1 はじめに
 2.2 スキンパック包装について
 2.3 スキンパック用の包装フィルムについて
 2.4 スキンパックの鮮度保持効果について
  2.4.1 牛サーロイン
  2.4.2 牛モモ
 2.5 バリアスキンパックの採用事例
 2.6 まとめと今後の課題

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酸素吸収オキシガード®容器による品質の保持
Quality Maintenance with Oxygen-Absorbing OXYGUARD®
Containers
 
 東洋製罐では,常温流通,長期保存可能な機能性樹脂容器として「オキシガード®」技術を用いた無菌包装米飯向けトレイやレトルト殺菌可能なカップ及びパウチを製造している。これらの長期保存可能な容器は食品ロス削減の一助になっていると考えている。本稿では「オキシガード®」技術とその特徴について述べ,賞味期限延長による食品ロス削減について考察する。

【目次】
1 はじめに
2 「オキシガード®」技術
 2.1 パッシブバリア技術とアクティブバリア技術
 2.2 「オキシガード®」技術とその特徴
3 「オキシガード®」容器の進化
4 「オキシガード®」容器の賞味期限延長による食品ロス削減の考察
 4.1 食品ロスの現状
 4.2 食品ロスが引き起こす問題
 4.3 賞味期限延長の食品ロス削減効果
5 結び

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青果物鮮度保持技術によるフードサプライチェーンのスマート化
Smartification of Food Supply Chains with Freshness Retention Technologies

 旭化成㈱が開発したクラウド型生鮮品物流ソリューション「Fresh LogiTM(フレッシュ・ロジ)」は,常温環境下において,エネルギーを使わずに青果物の鮮度保持を可能にする。現在,冷蔵機能に依存した青果物物流において,「Fresh LogiTM」はモーダルシフトや貨客混載,常温品・冷蔵品混載を可能にすることで,来る物流危機への解決策を提供する。

【目次】
1 流通過程でのフードロス
 1.1 生産地から消費地への輸送力不足
 1.2 流通過程での鮮度劣化
 1.3 消費地での廃棄
2 クラウド型生鮮品物流ソリューション「Fresh LogiTM(フレッシュ・ロジ)」
 2.1 密閉ボックス
 2.2 鮮度予測・管理システム
3 Fresh LogiTMの活用
 3.1 密閉ボックスの活用事例
 3.2 鮮度予測・管理システムの活用事例
4 今後の展望

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[Material Report-R&Dー]

リチウムイオン二次電池の充電ができ電源使用も可能な多層型有機熱電素子の開発
Development of Laminated Organic Thermoelectric Modules for Lithium-ion Battery Charging and Power Source Applications

 熱電変換は,熱エネルギーから直接電気エネルギーを得る方法である。耐熱性の観点から,無機材料を用いた熱電変換素子の開発がすすめられてきたが,高温廃熱はほぼ再利用されつくされた。未利用のまま残された廃熱の多くは200℃以下となり,有機材料を用いた素子開発が進んでいる。本稿では,産総研で開発してきた,IT機器等の低消費電力機器の電源として利用でき,さらにはそれらのバッテリーの充電にも使える有機熱電素子の研究成果について説明する。

【目次】
1 はじめに
2 有機熱電材料の発電原理と構造
3 有機熱電素子の設計
4 IoTセンサー用電源に60℃の熱源で利用できる有機熱電素子
5 まとめ

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EV 車用のサイズとコストを 1/10 に低減した空冷 SiCインバーターシステムのための接合技術
Bonding Technology for Air-Cooled SiC Inverter System Reducing Size and Cost to 1/10 for Implementing Electric Vehicle (EV Car)

 種々の電動車で使用するために安価な空冷インバーターが検討されているが,その開発は難航している。本稿では,EV 車用のサイズとコストを1/10に低減した空冷SiCインバーターシステムの要素技術として当社が開発した,高い熱伝導性と高温のヒートサイクル耐性を兼ね備え,低コストで実施することができる新たな接合技術を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 電気自動車(EV車)用インバーターシステムの開発の経緯
3 SiCデバイスを搭載したインバーターシステムの現状
4 当社が設計した空冷SiCインバーターシステム
5 空冷SiCインバーターシステムにおける接合の要素技術
 5.1 ダイボンド
  5.1.1 ダイボンド
  5.1.2 ナノAg,粉末Ag/Cu
  5.1.3 当社が開発した新ダイボンド
 5.2  TIM
  5.2.1 従来のTIM
  5.2.2 当社が開発した新TIM
6 特許出願,市場,価格
7 まとめ

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[Market Data]

プラスチック添加剤工業の動向

【目次】
1  概要
2  添加剤の需給動向
 2.1 可塑剤
 2.2 安定剤
 2.3 酸化防止剤
 2.4 紫外線吸収剤・光安定剤
 2.5 難燃剤
 2.6 その他の添加剤

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太陽光発電の市場動向

【目次】
1  概要
2  開発動向
 2.1 脱FIT化
 2.2  FIP制度
 2.3  卒FITビジネスの動向
 2.4 発電技術の動向
3 市場動向
 3.1 市場環境
 3.2 需要動向
 3.3 供給動向
4 業界・企業動向
 4.1 国内メーカー
 4.2 海外メーカー
 4.3 リサイクル,リユースサービス

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風力発電の市場動向

【目次】
1  概要
2  開発動向
3  市場動向
4  業界・企業動向
 4.1 発電事業者
 4.2 風力発電機メーカー

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[Material Profile]

4-ヒドロキシブチルアクリレート
不織布
4,400円
著者一覧
磯村孝人  ポリプラスチックス(株)
高尾和希  豊田合成(株)
鈴木洋介  キーコム(株) 
時枝幸伸  JRCモビリティ(株) 
星将広  JRCモビリティ(株)
赤池幸紀  (国研)産業技術総合研究所
細貝拓也  (国研)産業技術総合研究所
小野裕太郎  筑波大学 
鶴田諒平  筑波大学
山田洋一  筑波大学
渡辺義見  名古屋工業大学 
湯浅友暉  名古屋工業大学
佐藤尚  名古屋工業大学
大久保智  (地独)東京都立産業技術研究センター
藤巻研吾  (地独)東京都立産業技術研究センター
塚本眞幸  名古屋大学
若林知紀  名古屋大学
尾山公一  名古屋大学


目次
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【特集】自動運転社会に向けた車載ミリ波レーダ技術

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レーダー部品に求められる特性とジュラネックス ®
Characteristics Required for Radar Parts, and Introduce of DURANEX®

 ミリ波レーダーのエンプラ部品には,「アンテナ基板を保護し車両と締結されるケース」,「アンテナ基板を保護し電波を透過させるレドーム」,「誤検知抑制のための電磁波吸収部品(Absorber)」がある。これらの部品の要求特性について述べ,「長期信頼性」,「レーザー溶着性」,「電磁波吸収性」のそれぞれに優れたジュラネックス®PBTを紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 ポリブチレンテレフタレート(PBT)
3 ミリ波レーダーのエンプラ部品と必要特性
 3.1 ケース
 3.2 レドーム
 3.3 電磁波吸収部品(Absorber)
4 おわりに 

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ミリ波レーダー対応ガーニッシュ開発のこれまでと今後の方向性
Development and Future Direction of Garnish for Millimeter-Wave Radar

 近年,道路交通法の改定により自動運転を解禁する動きが加速しており,各OEMともに自動運転化を見据え,自動車の安全性を高めるための予防安全システムを普及させようとしており,予防安全システム市場は今後も拡大していくと予想される。本稿では予防安全システムの1つであるミリ波レーダーに対応したガーニッシュの開発事例と今後の動向を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 製品の概要
3 これまでのニーズ
4 製品の特徴
 4.1 ミリ波透過性への対応
 4.2 広角検知への対応
 4.3 低コスト化への対応
 4.4 寒冷地への対応
5 BEV・自動運転化に伴うミリ波透過製品開発の方向性
6 おわりに

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自動車用ミリ波レーダーを支える表面処理技術
Surface Finishing Technology for Improving a Radar Performance on Automobile
 
 ミリ波レーダーのアンテナ前面にはミリ波レーダーを保護するがミリ波は通すレドームがある。このレドームの前には多くの場合,自動車のマークの入ったエンブレムやカバーがあり,それらもミリ波を通し,しかもミリ波を曲げたり拡散したりしてはいけない。一方,例えばエンブレムの後ろのレーダーを囲む材料はエンブレムからの反射波を吸収した方が好ましい。これらに用いる表面処理技術とその評価方法について述べる。

【目次】
1 レドームやカバーの最適厚さ,反射防止膜の設計法およびその評価法
 1.1 最適厚さ
 1.2 反射防止膜の最適化
 1.3 評価法
2 エンブレムの構造と評価法
 2.1 電波が透過する金属皮膜
 2.2 電波透過性の試験
3 レーダーを囲む材料の電波吸収とその評価法
 3.1 試作シートの複素誘電率測定
 3.2 電波吸収率の測定
4 別な電波吸収法とその測定法
5 撥水処理法
6 親水化処理法
7 まとめ

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ミリ波レーダによる速度情報に着目した物標識別
Target Classification Based on Velocity Information Acquired by Millimeter-Wave Rada

 自動運転の実現において,車両,構造物,人物の物標識別は歩行者保護の観点で重要な機能である。昨今,ディープラーニングによる人工知能技術が飛躍的に進歩していることから,カメラ画像を用いた物標識別の研究開発が活発に進んでいる。多くの画素から構成される画像による物標識別に膨大な演算を要することに対し,レーダの検出情報を利用すると小規模の人工知能(AI)で物標識別を実現することが可能である。本稿では,ミリ波レーダによる速度情報を利用した物標識別について報告する。

【目次】
1 はじめに
2 ミリ波レーダによる物標識別
 2.1 レーダ検知処理
  2.1.1 速度検出原理
  2.1.2 速度検出処理
 2.2 物標識別処理
  2.2.1 歩行者の速度成分
  2.2.2 人工知能による識別
3 評価結果
 3.1 特徴量の有効性
 3.2 屋外識別実験
4 まとめ

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[Material Report-R&Dー]

極性植物分子を用いた仕事関数制御
Controlling Work Function by Utilizing a Polar Phytochemical

 有機デバイスの持続可能な普及には,廃棄環境負荷を考慮したデバイス作りが欠かせない。本研究では,コーヒーなどの植物に普遍的に存在するカフェ酸を電極上に選択的に配向させることで,様々な電極の仕事関数を0.5eV程度増加できることを見出した。カフェ酸修飾電極を用いると,有機半導体に流れる電流密度が大幅に増加し,バイオ材料の可能性を実証した。

【目次】
1 研究の背景
2 電極修飾層への応用
3 仕事関数の増加と分子配向
4 電流密度増加の検証
5 まとめ

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ヘテロ凝固理論に基づく積層造形用ステンレス鋼粉末の開発
Development of Stainless Steel Powder for Additive Manufacturing
Based on Heterogeneous Nucleation Theory

 ヘテロ凝固理論を積層造形に応用すれば,結晶粒の微細化,凝固の均一化および欠陥発生の抑制が期待され,造形性の向上が見込まれる。さらに,積層造形における繰り返し加熱による結晶粒の粗大化も,ヘテロ凝固核粒子のピン止めにより阻止できる。本稿では,SrOヘテロ凝固核粒子を添加したSUS316Lステンレス鋼粉末の積層造形について解説する。

【目次】
1 はじめに
2 ヘテロ凝固核の探索
3 粉末の作製と評価
4 ヘテロ凝固核粒子を添加した積層造形
5 ヘテロ凝固核粒子のピン止め効果
6 おわりに

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ビスマレイミドへの炭素求核剤のマイケル付加反応によって生成するポリイミド
Polyimides Formed by the Michael Addition Reaction of Carbon Nucleophiles to Bismaleimides

 ビスマレイミド系樹脂は,繊維強化複合材料のマトリックス樹脂などとして産業界で重要な役割を担っている。この基盤となっているのは,電子受容体としてのビスマレイミドが織りなす多彩な反応である。マレイミド部の二重結合は,ジアミンとのマイケル付加反応,アリル化合物とのエン反応,ジエンとのディールス・アルダー反応などに関与する。本稿では,アルコキシベンゼンを二つ持つ求核剤のビスマレイミドへのマイケル付加反応によって生成する新規なポリイミドについて紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 マイケル付加反応によるポリイミドの合成
3 ポリイミド7aの構造決定
4 ポリイミドの物性
5 まとめ

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[Market Data]

難燃剤の概要と市場動向

【目次】
1  難燃剤の概要
 1.1 難燃剤のメカニズム
 1.2 難燃剤の種類
 1.3 有機難燃剤
  1.3.1 ハロゲン系難燃剤
  1.3.2 リン系難燃剤
  1.3.3 窒素系難燃剤
 1.4 無機系難燃剤
  1.4.1 水酸化アルミニウム
  1.4.2 水酸化マグネシウム
  1.4.3 三酸化アンチモン/アンチモン化合物
  1.4.4 スズ酸亜鉛
  1.4.5 ホウ酸亜鉛/ホウ酸化合物
  1.4.6 その他フィラー系難燃剤
2  難燃剤の市場動向
 2.1 ハロゲン系難燃剤
  2.1.1 臭素系難燃剤
  2.1.2 塩素系難燃剤
 2.2 リン系難燃剤
 2.3 窒素系難燃剤
 2.4 無機系難燃剤
3  主要難燃剤の適用樹脂

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[Material Profile]

ブロモベンゼン
4,400円
著者一覧
太田裕道  北海道大学
森孝雄  (国研)物質・材料研究機構 
片瀬貴義  東京工業大学 
神谷利夫  東京工業大学
永岡章  宮崎大学 
山科雅裕  東京工業大学 
豊田真司  東京工業大学
上谷幸治郎  東京理科大学 


目次
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【特集】熱電変換技術の開発と応用

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Ba1/3CoO2 ―高温・空気中で安定した性能を示す実用的な熱電変換材料―
Ba1/3CoO2 ―A Practical Thermoelectric Material that Exhibits Reliable Properties at High-Temperatures in Air―

 層状コバルト酸化物は,1990 年代から高温熱電材料候補として期待されているが,カルコゲン化物と比較して性能指数ZTが小さく,高温空気中では不安定性という問題があった。本稿では,筆者らが見出した,空気中,600℃でZT=0.55を示し,かつ安定な層状コバルト酸化物Ba1/3CoO2について解説する。

【目次】
1 はじめに
2 Ba1/3CoO2エピタキシャル薄膜の作製
3 Ba1/3CoO2エピタキシャル薄膜の熱的安定性
4 Ba1/3CoO2エピタキシャル薄膜の熱電特性
5 おわりに

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熱電発電・ペルチェ冷却の半世紀以上チャンピオンビスマステルルに匹敵・凌駕する Mg-Sb 系材料の開発
Development of Mg-Sb Materials for Thermoelectric Power Generation and Peltier Cooling which Rival and Exceed the Half Century Champion Bismuth Telluride

 界面制御および欠陥制御の新原理により,Mg-Sb系材料において電荷の輸送,すなわち電気伝導率,およびフォノンの輸送,すなわち格子が運ぶ熱伝導率を高度に制御することに成功して,熱伝導率の低い多結晶試料でありながら,単結晶並みの高移動度を実現し,熱電高性能化を達成した。熱電発電およびペルチェ冷却応用において,半世紀以上チャンピオンとして君臨したビスマステルルに初めて匹敵・凌駕する新規材料を開発した。

【目次】
1 はじめに
2 Mg3Sb2系の欠陥・界面の制御による高性能化,デバイス実証
3 Mg3(Bi,Sb)2系による室温近傍の高性能化,熱電発電およびペルチェ冷却デバイス実証
4 まとめ

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電気伝導度と熱起電力のトレードオフ解消による酸化物熱電変換材料の高性能化
Breaking the Trade-off Problem of Thermoelectric Materials to Improve Energy Conversion Efficiency
 
 無毒で資源量が豊富な酸化物熱電変換材料は熱的・化学的に安定であり,長期メンテナンスフリーの熱電変換素子への応用が期待されるが,熱電変換効率は未だ低いままである。本稿では,酸化物の人工構造を利用して,性能向上の妨げになっている電気伝導度と熱起電力(ゼーベック係数)のトレードオフを解消し,熱電特性を大きく高める新手法について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 熱電変換性能を制限する電気伝導度と熱起電力のトレードオフ問題
3 酸化物に歪みを加えて電気伝導度とゼーベック係数のトレードオフを解消
4 圧縮歪みによってσとSのトレードオフが破れる起源
5 フォノンドラッグ効果:低温のゼーベック係数を増大させるアプローチ
6 金属と絶縁体を重ねてフォノンドラッグ効果を増強:ゼーベック係数を10倍に増大
7 おわりに

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廃熱を有効活用する環境調和型熱電変換デバイスの開発
Environmentally Friendly Thermoelectric Device for Waste Heat Recovery

 カーボンニュートラルを実現するためには今後ますます熱エネルギーの積極的な利用が求められる。特に身の回りの廃熱を電気エネルギーとして再利用する熱電発電が注目されている。本稿では有毒元素やレアメタルを使わずに高い熱電性能指数を示す環境調和型熱電材料をベースとしたデバイスの開発と本分野の現状について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 身の回りの熱エネルギー
3 熱電材料の開発
4 環境調和型熱電デバイスの開発
5 今後の課題
6 まとめ

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[Material Report-R&Dー]

レアメタルを使わない巨大人工分子の新たな構築法
New Construction Method of Giant Artificial Molecules without Rare Metals

 レアメタルは有機分子同士の継ぎ手となることで,既存の有機合成では達成できないような巨大分子の構築を可能とする。一方著者らは,複数のピンセット形の有機分子に「互いをつかませる」ことで,直径約2ナノメートルの環状集合体が形成されることを見出した。また,この環状集合体をさらに集積させてウイルスを模した巨大な球状集合体の構築にも成功した。

【目次】
1 はじめに
2 モノマー分子設計と環状6量体の構築
3 環状6量体の選択性と物性評価
4 階層的自己組織化による巨大球状集合体の構築
5 おわりに

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熱拡散の面内指向性を制御した複合材料フィルムの開発
Development of Composite Films with Enhanced In-Plane Anisotropy of Thermal Diffusion

 柔軟な薄型電子デバイス(ペーパー・エレクトロニクス)の高密度実装に伴う排熱問題を解消するため,近接熱源間の熱干渉を避けつつ熱拡散が可能な,高い面内指向性を有した熱拡散フィルムが有望と考えられる。本稿では2次元フィルムの面内で熱拡散方向を制御した複合フィルムとその放熱性能について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 一軸配向フィルムの調製と機能
3 ELデバイスにおける放熱性能
4 近接熱源に対する放熱性
5 フィラーの抽出と再利用性
6 おわりに

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[Market Data]

電池用材料・ケミカルスの市場動向

 2021年の一次電池・二次電池の合計出荷数量は,前年比18%増の46億7,100万個となった。二次電池は,2010年の民生需要の回復,車載用リチウムイオン電池市場の立ち上がりなどにより,高い成長を達成していたが,2011年の東日本大震災の影響により,生産量が減少した。現在では環境負荷軽減の要請が高く,今後もHV,EV車需要の拡大とそれに伴う二次電池の需要増加が期待されている。一方,一次電池は環境負荷軽減や二酸化炭素排出削減対策として,二次電池へのシフトが起こっており,低い水準で推移している。電池用構成材料は,使用される電池の出荷数量にほぼ比例した推移となっており,ハイブリット自動車向けの需要拡大に加え,電気自動車向けの需要がより拡大しているリチウムイオン電池向けの構成材料に大きな期待が寄せられている。

1  電池市場の概要
 1.1 一次電池
 1.2 二次電池
2  開発動向と構成材料
 2.1 一次電池
 2.2 二次電池
3  二次電池構成材料の市場動向
 3.1 リチウムイオン電池構成材料の市場
  3.1.1 正極材
  3.1.2 負極材
  3.1.3 電解液
  3.1.4 セパレータ
 3.2 ニッケル水素電池構成材料の市場

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[Material Profile]

エチレンカーボネート
ジメチルカーボネート
4,400円
著者一覧
須賀良介  青山学院大学 
大谷知行  (国研)理化学研究所 
彌田智一  同志社大学 
藤田真男  マクセル(株) 
竹田裕孝  ユニチカ(株) 
中嶋孝宏  (株)KRI 
紀太悠  大阪市立大学 
天尾豊  大阪公立大学
勝木友洋  新潟大学 
坪ノ内優太  新潟大学
Zaki Zahran  新潟大学
八木政行  新潟大学


目次
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【特集】更なる高周波化に向けた電波吸収材料の開発

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電波吸収体の動作原理およびその設計
Foundation of Radio Wave Absorber and its Design

 近年,IoT,5G,空間伝送型ワイヤレス電力伝送などの新しいワイヤレスシステムの実用化の進む中,電波吸収体に対する需要や期待は今後も高まっていくと考えられる。本稿では,この電波吸収体の動作原理とその設計例について概説する。

【目次】
1 はじめに
2 電波吸収体の分類と設計パラメータ
3 動作原理と設計手法
4 設計例
5 まとめ

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藻類由来金属微小コイル分散を用いたギガヘルツ・テラヘルツ帯電波吸収材料
Radio Absorbing Material in Gigahertz and Terahertz Frequencies with
Dispersed Metallic Microcoils Derived from Spirulina

 螺旋型藍藻類であるスピルリナの表面に金属めっき被膜したマイクロコイルを用いて製作したミリ波・テラヘルツ波吸収体の研究開発について述べる。試作した吸収体は広い帯域で優れた低反射性を有し,超高速無線通信Beyond5G/6Gの帯域の良好な吸収体として期待される。

【目次】
1 はじめに
2 藻類由来金属微小コイルを用いたミリ波・テラヘルツ波吸収体
3 今後の課題と展望

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テラヘルツ帯域に向けた透明電波吸収シート

Transparent Electromagnetic-wave Absorber for Terahertz Band
 
 275~450 GHzなど様々な超高周波帯域が想定される今後の通信環境では,不要な電波(EM波)の放射を抑える方法が求められる。ここでは透明性と可撓性を備えた電波吸収シートを開発し,特に300 GHz帯および,400 GHz帯をターゲットとするテラヘルツ帯域での電波吸収シートを解説する。

【目次】
1 はじめに
2 テラヘルツ帯域電波吸収シートの基礎
3 テラヘルツ帯域電波吸収シートの開発
4 アプリケーション用途
5 今後の展開

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磁性ナノワイヤーの高周波向け電波吸収体への応用
Application of Magnetic Nanowires to Electromagnetic Wave Absorbers in the Gigahertz to Terahertz Range

 コバルト,鉄,ニッケルの強磁性金属を主成分とする磁性ナノワイヤー(ナノ繊維状物質)は,高アスペクト比(長さ/径)の形状に由来する特性により,球状やフレーク状の磁性粒子とは異なる用途展開が期待できる。今回は,無線通信を中心にトレンドであるギガヘルツ帯以上の電磁波を使用する際に発生する高周波ノイズに対する電波吸収体への応用について報告する。

【目次】
1 はじめに
2 高周波(GHz~THz帯)のノイズ対策
3 電波吸収体の設計
4 磁性ナノワイヤー複合材料の作製
5 5Gおよび高分解能ミリ波レーダー向け電波吸収体の開発
6 6G向け電波吸収体の開発
7 おわりに

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GHz 帯用広帯域電磁波吸収材
Wide Band Electromagnetic Wave Absorption Materials at GHz region

 GHz帯の高周波の電磁波を吸収するためには,低周波とは異なる材料の設計が必要となる。この帯域の吸収材として,樹脂にカーボン系フィラーを添加したもの等が知られているが,吸収する帯域が狭かったり,厚みや形状が限定されたりするという課題がある。著者は,樹脂中でのフィラーの分散状態を制御するという手法によって,これまでになかった広帯域の電磁波吸収材を開発中である。本稿では,その設計コンセプトや開発品の性能について述べる。

【目次】
1 はじめに
2 従来の電磁波吸収材と課題
3 広帯域の吸収材開発の狙いと設計コンセプト
4 電磁波吸収フィラーの分散状態制御
5 フィラーの分散状態を制御した材料の作製と評価
6 開発品の性能
7 まとめと今後の展望

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[Material Report-R&Dー]

可視光利用による二酸化炭素およびアセトンを原料とした生分解性プラスチック原材料合成
Synthesis of Biodegradable Polymer Raw Material from CO2 and Acetone under Visible-light Irradiation

 再生可能エネルギーである太陽光を利用し,二酸化炭素を生分解性プラスチック原材料等の有価物質へと変換する技術は新たな人工光合成技術として期待される。本稿では,光合成細菌中に発現させた2種の生体触媒および可視光駆動型NADH再生系を複合化し,二酸化炭素およびアセトンから生分解性プラスチックのモノマーが合成可能な光化学合成系について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 炭酸水素イオンを原料としたワンポット3-ヒドロキシ酪酸合成
 2.1 酵素抽出液に含まれるAC酵素活性
 2.2 酵素抽出液に含まれるHBDH酵素活性
 2.3 炭酸水素イオンを原料としたワンポット3-ヒドロキシ酪酸合成系
3 可視光駆動型ワンポット3-ヒドロキシ酪酸合成系への展開
 3.1 可視光駆動型アセト酢酸還元系
 3.2 可視光駆動型ワンポット3-ヒドロキシ酪酸合成系
 3.3 CO2を出発物質とした可視光駆動型ワンポット3-ヒドロキシ酪酸合成系
4 まとめ

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カーボンニュートラル社会の実現に向けた太陽光グリーン水素製造システムの開発
Development of Green Hydrogen Production Systems Based on Solar Water Splitting toward Realizing a Sustainable Carbon-neutral Society

 持続可能なカーボンニュートラルの実現に向けて,太陽光などの再生可能エネルギー由来の電力を用いた水電解水素製造(グリーン水素製造)技術は重要である。本稿では,著者らが独自に開発した混合金属酸化物膜合成法と,それにより合成したFeNiWOxアノードの酸素発生触媒性能について紹介し,FeNiWOxアノードを搭載した水電解セルを太陽電池と組み合わせた高効率な太陽光水分解水素製造システムについて解説する。

【目次】
1 はじめに
2 混合金属酸化物FeNiWOxアノード
 2.1 MiMIC法を用いたFeNiWOxアノードの作製
 2.2 FeNiWOxアノードの酸素発生触媒性能
3 高効率な太陽光水分解水素製造システム
 3.1 太陽光水分解水素製造システムの設計指針
 3.2 FeNiWOxアノード用いた水電解セルの作製と性能評価
 3.3 太陽光水分解水素製造システムの作製と性能評価
4 おわりに

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[Market Data]

レアアース工業の市場動向

1  概要
2  需給動向
 2.1 酸化セリウム(CeO2)・セリウム化合物
 2.2 酸化イットリウム(Y2O3)・酸化ユーロピウム(Eu2O3)
 2.3 酸化ランタン(La2O3)
 2.4 ミッシュメタル
 2.5 その他製品
3  業界動向
 3.1 供給先確保
  3.1.1 双日
  3.1.2 豊田通商
  3.1.3 その他
 3.2 リサイクル関連
  3.2.1 日立グループ
  3.2.2 プロテリアル
  3.2.3 三菱電機
  3.2.4 信越化学工業
  3.2.5 三菱マテリアル
  3.2.6 トヨタ自動車
  3.2.7 本田技術研究所
  3.2.8 日本原子力研究開発機構(シーエムシー技術開発)
 3.3 使用量低減・代替材料関連
  3.3.1 愛知製鋼
  3.3.2 トヨタ自動車
  3.3.3 大同特殊鋼/本田技研工業
  3.3.4 日本電産
  3.3.5 TDK

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[Material Profile]

ネオジム
ランタン
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