- 出版社：シーエムシー出版
- 発行間隔：月刊
- 発売日：毎月7日
- サイズ：B5判
■ あらゆる材料の高機能化に対応する総合機能材料情報誌
本誌は日本で初めての総合機能材料情報誌として創刊1981年以来、あらゆる材料・形態の高機能化情報を提供して参りました。弊社の豊富な蓄積と情報網をもとに、機能材料関連の動向を深く広範囲に正確に捉え、「仕事に直結する」最新技術・市場情報を掲載しております。
機能材料 発売日・バックナンバー
全262件中
151 〜 165 件を表示
4,400円
―
【特集】LED 照明を支える光技術部品の最新動向
The Leading‒edge Trend of the Opto‒electronics Parts Supporting LED Lighting
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
Introduction
関 英夫(光機能製品開発支援機構)
-------------------------------------------------------------------------
LED 照明光の高品位化を実現する「レンズ機能による拡散板」
High Defi nition of the LED Lighting by “Light Shaping Diff user”
-------------------------------------------------------------------------
関 英夫(光機能製品開発支援機構)
一般的になりつつあるLED 照明は長寿命,低消費電力など長所も多いが,眩しさ,照
明ムラ,色ムラ,スカラップ,マルチシャドー,イエローリングなど新たな問題も発生し
ている。これらの問題を解決し,LED 照明光の高品位化が図れるユニークな光機能部品「レ
ンズ拡散板:LSD」について述べる。
【目次】
1.レンズ拡散板による光整形技術
2.レンズ拡散板の特徴
2.1 照明ムラの解消
2.2 内照灯型照明機器の面内均一性向上
2.3 ウォールウォッシャー照明の品位向上
2.4 カラーLED の色くすみ解消
2.5 高い透過率による効率化
3.一般的な拡散板との違い
4.一般的な集光レンズとの併用
5.照明分野での高品位化要求
5.1 マルチシャドーの改善に対応
5.2 スカラップの改善
5.3 眩しさの低減
6.照明シミュレーションによる拡散角の事前選択
7.レンズ拡散板:LSD の製法と基板の種類
8.レンズ拡散板:LSD の角度
9.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
LED 照明向け賦形フィルム レジェンダ®
Transparent Film with Micro Structure for LED Lighting “LEGENDA”
-------------------------------------------------------------------------
長澤 敦(㈱クラレ)
クラレでは,当社独自の微細加工技術を活かし,賦形フィルム「レジェンダ」を開発し
た。表面に微細パターンが形成された「レジェンダ」は,光の屈折や回折を制御すること
で,点光源であるLED からの光を様々に演出することができる。また,3 次元的なフォ
ーミングも可能であり,デザイン照明として展開するのに最適である。
【目次】
1.はじめに
2.スタンパ
3.賦形フィルム「レジェンダ」
3.1 高速成形
3.2 賦形率
4.「レジェンダ」のLED 照明への展開
5.「レジェンダ」の3 次元フォーミング
6.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
光散乱導光ポリマーとLED 集光レンズ
Design of LED Condenser Lens using HSOT Polymer
-------------------------------------------------------------------------
篠原克徳(日東光学㈱)
LED を光源とする照明器具では,各配光要求に応えるための光学制御技術および,レ
ンズ,反射ミラー,拡散板などの光学素子が必要になる。本稿では,前方への散乱・導光
性を持つ光散乱導光ポリマー材料のLED 用光学制御素子への適用技術と,均一で高効率
出射可能なLED 照明用レンズについて紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.高輝度光散乱導光ポリマーの散乱特性
3.LED 照明用レンズへの適用
3.1 LED 照明用レンズとは
3.2 光散乱導光ポリマーによるレンズ配光制御
3.3 光散乱導光ポリマーによる色斑の低減
3.4 LED 集光レンズを使用した内照サイン用レンズモジュール
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
高輝度アルミ反射板付きLED 照明器具―高い効率と快適な視界の両立のために―
LED Lighting Fixture with Aluminium Refl ector:Effi ciency Versus Visual Confort?
-------------------------------------------------------------------------
デトレフ・デュエ(ALANOD GmbH & Co. KG)
LED 照明はこれまで効率のみが追求され,利用者にとっての快適さは二の次にされて
きた。本稿では,まず,今までの問題を明らかにし,次に,LED の持つ素晴らしい性能
を最大限に引き出し,かつ利用者にとって快適な視界を生み出す高輝度アルミ反射板の利
用について考察する。
【目次】
1.はじめに
2.LED と照明技術
3.今までのLED の課題
3.1 半透明カバー付きLED
3.2 レンズ付きLED
4.効率と快適さの両立へ:LED と高輝度アルミ反射板
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
超微細発泡光反射板
Microcellular Light Refl ector
-------------------------------------------------------------------------
株本 昭(古河電気工業㈱)
超微細発泡シートは,蛍光灯照明器具や蛍光灯電飾看板の光反射材として幅広く適用さ
れてきたが,最近のLED 光源の普及・発展により,その応用も新たな展開を見せてきた。
本報では,超微細発泡シートであるMCPET® やMCPOLYCA® の特徴と最近の応用事例
について紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.光学特性
3.諸特性
4.熱成型性(加工性)
5.応用事例
6.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Material Report -R&D-
-------------------------------------------------------------------------
ハンディ燃料電池システムの開発
Development of Portable SOFC System
-------------------------------------------------------------------------
藤代芳伸((独)産業技術総合研究所)
鷲見裕史((独)産業技術総合研究所)
山口十志明((独)産業技術総合研究所)
鈴木俊男((独)産業技術総合研究所)
セラミックイオン伝導体材料を用いるSOFC は燃料電池の中で最も高い発電効率の発
電技術として知られ,現在定置用電源の実用化が進められている。その性能を生かし,自
動車用やポータブル電源への適用も期待されている。低温発電や急速起動に対応するマイ
クロSOFC の応用の一つとして,商用電源の確保が困難な災害・非常時などにおいて利
用可能なLPG カセットボンベなどの汎用的な炭化水素燃料で発電できる新しい持ち運び
可能な小型発電機の技術開発と応用や展望について紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.マイクロチューブ型SOFC スタック製造技術の開発
3.開発マイクロSOFC 技術のポータブル電源用モジュールとしての展開
4.まとめ・展望
-------------------------------------------------------------------------
連載:新時代に入った炭素繊維リサイクル(最終回)
-------------------------------------------------------------------------
時代に乗り遅れるな!いざビジネスのとき?
Boost Up the Carbon Fiber Recycling Business Now. It’s Not Too Early,
But Not Too Late.
-------------------------------------------------------------------------
藤井 透(同志社大学)
大窪和也(同志社大学)
ビジネスの観点から,再生炭素繊維について①安いが一番の回収方法,②どのように活
用するのか,③それらに付随する問題点について述べ,実用時代に待った無しの再生炭素
繊維事業について議論したい。
【目次】
1.再生炭素繊維,いくらだったら売れる?
2.安価な炭素繊維回収法
3.割り切りの再生炭素繊維
4.コスト削減と今後の課題
5.炭素繊維端材やCFRP 廃材を埋め立てず,有効に活用するために!
6.もう一つの課題
7.追 記
-------------------------------------------------------------------------
シリーズ 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―
(最終回)
-------------------------------------------------------------------------
生体組織の光学特性値計測
―光線力学療法の際の腫瘍組織の光学特性に基づいたレーザー光の照射法の最適化について―
Optical Properties Measurement of Biological Tissues for Quantitative Conduction of
Photodynamic Therapy
-------------------------------------------------------------------------
粟津邦男(大阪大学)
Steven L. Jacques(Oregon Health & Science University)
本多典広(大阪大学)
間 久直(大阪大学)
前回,光線力学療法(photodynamic therapy;PDT)後での腫瘍組織の光学特性値を
計測し,PDT 後の腫瘍組織は光を散乱しやすくなることを述べた。今号では,PDT の治
療計画において必須の治療深さについて,計測された光学特性値からシミュレーションに
より検討した結果を述べ,まとめる。
【目次】
1.はじめに
2.PDT での治療深さの推定方法について
3.PDT での治療深さの推定方法について
4.連載をおえるにあたって
-------------------------------------------------------------------------
マスターズ・カフェ 第5回
セレンディピティが導いたもの―生涯現役研究者を目指して―
上原 赫(上原先端科学研究所:NPO 法人テクノメイトコープ:大阪府立大学)
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The Leading‒edge Trend of the Opto‒electronics Parts Supporting LED Lighting
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特集にあたって
Introduction
関 英夫(光機能製品開発支援機構)
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LED 照明光の高品位化を実現する「レンズ機能による拡散板」
High Defi nition of the LED Lighting by “Light Shaping Diff user”
-------------------------------------------------------------------------
関 英夫(光機能製品開発支援機構)
一般的になりつつあるLED 照明は長寿命,低消費電力など長所も多いが,眩しさ,照
明ムラ,色ムラ,スカラップ,マルチシャドー,イエローリングなど新たな問題も発生し
ている。これらの問題を解決し,LED 照明光の高品位化が図れるユニークな光機能部品「レ
ンズ拡散板:LSD」について述べる。
【目次】
1.レンズ拡散板による光整形技術
2.レンズ拡散板の特徴
2.1 照明ムラの解消
2.2 内照灯型照明機器の面内均一性向上
2.3 ウォールウォッシャー照明の品位向上
2.4 カラーLED の色くすみ解消
2.5 高い透過率による効率化
3.一般的な拡散板との違い
4.一般的な集光レンズとの併用
5.照明分野での高品位化要求
5.1 マルチシャドーの改善に対応
5.2 スカラップの改善
5.3 眩しさの低減
6.照明シミュレーションによる拡散角の事前選択
7.レンズ拡散板:LSD の製法と基板の種類
8.レンズ拡散板:LSD の角度
9.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
LED 照明向け賦形フィルム レジェンダ®
Transparent Film with Micro Structure for LED Lighting “LEGENDA”
-------------------------------------------------------------------------
長澤 敦(㈱クラレ)
クラレでは,当社独自の微細加工技術を活かし,賦形フィルム「レジェンダ」を開発し
た。表面に微細パターンが形成された「レジェンダ」は,光の屈折や回折を制御すること
で,点光源であるLED からの光を様々に演出することができる。また,3 次元的なフォ
ーミングも可能であり,デザイン照明として展開するのに最適である。
【目次】
1.はじめに
2.スタンパ
3.賦形フィルム「レジェンダ」
3.1 高速成形
3.2 賦形率
4.「レジェンダ」のLED 照明への展開
5.「レジェンダ」の3 次元フォーミング
6.おわりに
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光散乱導光ポリマーとLED 集光レンズ
Design of LED Condenser Lens using HSOT Polymer
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篠原克徳(日東光学㈱)
LED を光源とする照明器具では,各配光要求に応えるための光学制御技術および,レ
ンズ,反射ミラー,拡散板などの光学素子が必要になる。本稿では,前方への散乱・導光
性を持つ光散乱導光ポリマー材料のLED 用光学制御素子への適用技術と,均一で高効率
出射可能なLED 照明用レンズについて紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.高輝度光散乱導光ポリマーの散乱特性
3.LED 照明用レンズへの適用
3.1 LED 照明用レンズとは
3.2 光散乱導光ポリマーによるレンズ配光制御
3.3 光散乱導光ポリマーによる色斑の低減
3.4 LED 集光レンズを使用した内照サイン用レンズモジュール
4.おわりに
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高輝度アルミ反射板付きLED 照明器具―高い効率と快適な視界の両立のために―
LED Lighting Fixture with Aluminium Refl ector:Effi ciency Versus Visual Confort?
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デトレフ・デュエ(ALANOD GmbH & Co. KG)
LED 照明はこれまで効率のみが追求され,利用者にとっての快適さは二の次にされて
きた。本稿では,まず,今までの問題を明らかにし,次に,LED の持つ素晴らしい性能
を最大限に引き出し,かつ利用者にとって快適な視界を生み出す高輝度アルミ反射板の利
用について考察する。
【目次】
1.はじめに
2.LED と照明技術
3.今までのLED の課題
3.1 半透明カバー付きLED
3.2 レンズ付きLED
4.効率と快適さの両立へ:LED と高輝度アルミ反射板
5.おわりに
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超微細発泡光反射板
Microcellular Light Refl ector
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株本 昭(古河電気工業㈱)
超微細発泡シートは,蛍光灯照明器具や蛍光灯電飾看板の光反射材として幅広く適用さ
れてきたが,最近のLED 光源の普及・発展により,その応用も新たな展開を見せてきた。
本報では,超微細発泡シートであるMCPET® やMCPOLYCA® の特徴と最近の応用事例
について紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.光学特性
3.諸特性
4.熱成型性(加工性)
5.応用事例
6.おわりに
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Material Report -R&D-
-------------------------------------------------------------------------
ハンディ燃料電池システムの開発
Development of Portable SOFC System
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藤代芳伸((独)産業技術総合研究所)
鷲見裕史((独)産業技術総合研究所)
山口十志明((独)産業技術総合研究所)
鈴木俊男((独)産業技術総合研究所)
セラミックイオン伝導体材料を用いるSOFC は燃料電池の中で最も高い発電効率の発
電技術として知られ,現在定置用電源の実用化が進められている。その性能を生かし,自
動車用やポータブル電源への適用も期待されている。低温発電や急速起動に対応するマイ
クロSOFC の応用の一つとして,商用電源の確保が困難な災害・非常時などにおいて利
用可能なLPG カセットボンベなどの汎用的な炭化水素燃料で発電できる新しい持ち運び
可能な小型発電機の技術開発と応用や展望について紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.マイクロチューブ型SOFC スタック製造技術の開発
3.開発マイクロSOFC 技術のポータブル電源用モジュールとしての展開
4.まとめ・展望
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連載:新時代に入った炭素繊維リサイクル(最終回)
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時代に乗り遅れるな!いざビジネスのとき?
Boost Up the Carbon Fiber Recycling Business Now. It’s Not Too Early,
But Not Too Late.
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藤井 透(同志社大学)
大窪和也(同志社大学)
ビジネスの観点から,再生炭素繊維について①安いが一番の回収方法,②どのように活
用するのか,③それらに付随する問題点について述べ,実用時代に待った無しの再生炭素
繊維事業について議論したい。
【目次】
1.再生炭素繊維,いくらだったら売れる?
2.安価な炭素繊維回収法
3.割り切りの再生炭素繊維
4.コスト削減と今後の課題
5.炭素繊維端材やCFRP 廃材を埋め立てず,有効に活用するために!
6.もう一つの課題
7.追 記
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シリーズ 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―
(最終回)
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生体組織の光学特性値計測
―光線力学療法の際の腫瘍組織の光学特性に基づいたレーザー光の照射法の最適化について―
Optical Properties Measurement of Biological Tissues for Quantitative Conduction of
Photodynamic Therapy
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粟津邦男(大阪大学)
Steven L. Jacques(Oregon Health & Science University)
本多典広(大阪大学)
間 久直(大阪大学)
前回,光線力学療法(photodynamic therapy;PDT)後での腫瘍組織の光学特性値を
計測し,PDT 後の腫瘍組織は光を散乱しやすくなることを述べた。今号では,PDT の治
療計画において必須の治療深さについて,計測された光学特性値からシミュレーションに
より検討した結果を述べ,まとめる。
【目次】
1.はじめに
2.PDT での治療深さの推定方法について
3.PDT での治療深さの推定方法について
4.連載をおえるにあたって
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マスターズ・カフェ 第5回
セレンディピティが導いたもの―生涯現役研究者を目指して―
上原 赫(上原先端科学研究所:NPO 法人テクノメイトコープ:大阪府立大学)
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4,400円
―
【特集】透明導電材料の最新動向
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ITO ナノインク最前線
Recent Topic on ITO Nanoink
-------------------------------------------------------------------------
村松淳司(東北大学 多元物質科学研究所 教授)
スパッタ法に代わる新たな省インジウムプロセスとは何か。それは,ナノ粒子を利用し
たナノインク塗布法による薄膜作製技術である。この方法は,ナノ粒子をインク化し,基
板上に塗布,焼成することによって製膜,配線化を行うというものである。そのITO ナ
ノインクの最前線を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.ITO ナノインク
3.スパッタ法に代わるナノインク
4.ITO ナノインクの要件
5.ITO ナノ粒子合成法指針
6.ソルボサーマル法ITO ナノ粒子合成
7.今後の指針
-------------------------------------------------------------------------
高温・高湿でも抵抗値変動が少ない透明導電膜
Transparent Conductive Film with High Durability of Resistance
in High Temperature and High Humidity Environment
-------------------------------------------------------------------------
多々見 央(東洋紡㈱ 化成品開発研究所 新機能材料開発部)
プラスチックフィルムを基板とした透明導電膜は高温・高湿下において抵抗値が安定し
ない。プラスチックフィルムを基板とした高温・高湿でも抵抗値変動が少ない透明導電膜
を作製するためには,プラスチックフィルムへの透明導電膜の付着力を増加させること,
透明導電膜の結晶性を向上させることが効果的であることを解説する。
【目次】
1.はじめに
2.ITO について
3.ITO とプラスチックフィルムの付着力
4.ITO 膜の結晶性
4.1 プラスチックフィルムに含まれる水
4.2 結晶化シード層
5.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
カーボンナノチューブ透明導電フィルムの開発
Transparent Conductive Carbon Nanotube Films
-------------------------------------------------------------------------
KIM Yeji((独)産業技術総合研究所 電子光技術研究部門 JSPS 特別研究員)
阿澄玲((独)産業技術総合研究所 電子光技術研究部門 研究グループ長)
カーボンナノチューブを用い,大気中かつ室温で成膜できるウェットプロセスによる透
明導電フィルムの作製法について述べる。セルロース系ポリマーとカーボンナノチューブ
を混合することにより均一な透明フィルムの作製に成功し,さらに,基材にダメージを与
えず室温で導電性を発現させる後処理工程を開発した。
【目次】
1.はじめに
2.開発技術の概要
2.1 カーボンナノチューブインクの作製および製膜
2.2 熱処理
2.3 溶液処理
2.4 光焼成処理
2.5 透明導電フィルムの対屈曲性
3.まとめと今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
PEDOT:PSS 導電性ポリマーClevios[TM] P の透明導電膜への応用
Application of PEDOT:PSS Conductive Polymer for Transparent Conductive Films
-------------------------------------------------------------------------
田中元英(ヘレウス㈱ 導電性ポリマー部 課長代理)
有機導電材料は,日常生活で目にする多種多様な製品のデバイスの一部として使用され
ている。もはや今日における我々の生活水準を支える材料群の一つとして挙げても過言で
はない。この材料群は“有機物であるが電気を流すことができる材料”であり,無機系材
料と比較すると軽量(軽元素,低密度),優れた加工性や柔軟性などといった有機系材料
の特徴を兼ね備えている。本稿では,その代表格であるポリ(3,4‒エチレンジオキシチオ
フェン)(PEDOT)の開発から現在までの応用動向を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.EDOT からPEDOT の開発
2.1 EDOT の開発
2.2 PEDOT:PSS の開発
3.PEDOT:PSS 導電性ポリマーClevios[TM] P
4.PEDOT:PSS 導電性ポリマーClevios[TM]P の応用動向
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
銀ナノワイヤの合成と塗布型導電膜への応用
Synthesis of Silver Nanowire and its Application for Electrically Conducting
Coating Films
-------------------------------------------------------------------------
佐藤正秀(宇都宮大学 大学院 工学研究科 学際先端システム学専攻 准教授)
本稿では,ポリオール還元によって液相中で得られる銀ナノワイヤの合成プロセスの概
要と、銀ナノワイヤの形態制御・分散安定性などに影響を与える各種因子や,マイクロ波
加熱で得られる銀ナノワイヤの特徴と,得られた銀ナノワイヤ分散液のインクジェット液
滴吐出挙動や塗布型導電膜への応用について解説する。
【目次】
1.はじめに
2.ポリオール液相還元による銀ナノ粒子の合成
3.ポリオール法合成銀ナノワイヤの形状制御
3.1 ポリオール液相還元法による銀ナノワイヤ合成
3.2 ポリオール液相還元銀ナノワイヤの生成と形状に及ぼす諸因子の影響
4.マイクロ波加熱ポリオール液相還元による銀ナノワイヤ合成
4.1 銀ナノワイヤ合成におけるマイクロ波加熱の利点
4.2 シングルモードマイクロ波加熱で得られる銀ナノ粒子・ナノワイヤ
5.銀ナノワイヤ分散液の調製と塗布型導電膜への応用
6.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
透明導電性を有する遷移金属酸化物薄膜
Transparent Conductor based on Transition Metal Oxide
-------------------------------------------------------------------------
一杉太郎(東北大学 原子分子材料科学高等研究機構 准教授)
遷移金属酸化物を活用した透明導電薄膜の種類が増えてきた。それら薄膜は,従来の透
明導電体にはみられない特徴を有するものがあり,光エレクトロデバイスの高効率化や高
機能化に展開することが期待される。本稿では,チタン酸化物,ニオブ酸化物,モリブデ
ン酸化物について,その特徴を説明する。
【目次】
1.はじめに:遷移金属酸化物への期待
2.遷移金属酸化物とは
3.様々な透明導電体
3.1 TiO2 系透明導電体
3.2 LiTi2O4 透明超伝導体
3.3 Nb12O29 透明導電体
3.4 MoOx 透明導電体
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ポリマー基板上酸化亜鉛透明導電膜:多層成膜技術と薄膜物性の特長
Features of Highly Transparent Conductive ZnO Films Deposited with
Multideposition Steps on Polymer Substrates
-------------------------------------------------------------------------
山本哲也(高知工科大学 総合研究所 マテリアルデザインセンター 教授;センター長)
永元公市(リンテック㈱ 技術統括本部 研究所 デバイス材料研究室 主幹研究員)
宋 華平(高知工科大学 総合研究所 マテリアルデザインセンター 助教)
牧野久雄(高知工科大学 総合研究所 マテリアルデザインセンター 准教授)
野本淳一(高知工科大学 総合研究所 マテリアルデザインセンター 助教)
ポリマー基板上酸化亜鉛透明導電膜における曲げ特性などを議論した。良好な曲げ特性
達成を目的に真応力が残留応力特性を決める薄膜を実現する低温高速多層成膜技術を開発
した。膜厚100nm の酸化亜鉛透明導電膜の抵抗率は5×10‒4Ωcm であり,透明導電膜付
ポリマー基板の可視光透過率は高く,かつ波長依存性が弱い特長を有する。
【目次】
1.はじめに
2.成膜法
2.1 反応性プラズマ蒸着法とガラス基板(基板温度200℃)上GZO 薄膜の特長
2.2 低温成膜設計
3.電気特性
4.光学特性
5.曲げ特性
6.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Material Report -R&D-
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進化する人工筋肉を用いた発電素子
Power Generation Device using Evolving Artifi cial Muscles
-------------------------------------------------------------------------
千葉正毅(千葉科学研究所 代表)
和氣美紀夫(㈲Wits 代表取締役)
誘電エラストマは,主材がポリマーで製作コストが安く,また柔軟で生物と同じような
動きができることから,医療やロボット技術などへの応用が期待されている。また,これ
を逆駆動することにより発電が可能となることから,波力・水力・風力・太陽熱などの再
生可能エネルギーや人・動物など動きから電気的エネルギーを得る新しい回収手段として
も注目を集めている。
【目次】
1.はじめに
2.誘電エラストマ人工筋肉の概要
3.発電へのチャレンジ
3.1 波を利用した誘電エラストマ発電システム
3.2 海流・水流による発電
3.3 新しいアイデアを用いた風力発電へのチャレンジ
3.4 床発電システム
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
連載:新時代に入った炭素繊維リサイクル(第2回)
-------------------------------------------------------------------------
CFRP 廃材の形態と再生炭素繊維の使い方を考えて炭素繊維を回収する
Classifi cation of Recycled Carbon Fibers in Consideration of their Applications
and Handling of CFRP Waste
-------------------------------------------------------------------------
藤井 透(同志社大学 理工学部 機械システム工学科 教授)
大窪和也(同志社大学 理工学部 機械システム工学科 教授)
バージン繊維端材であろうと,廃棄プリプレグやCFRP から回収される炭素繊維であ
ろうと,いずれも「短い」。短い「再生炭素繊維」を使って,数千m の長さでボビンに巻
かれた長繊維と同様に,その利用を語ることはできない。短い繊維では用途は限られる。
本稿では,再生繊維の可能な用途を念頭に,その分類を考える。
【目次】
1.再生炭素繊維に関する誤解
1.1 再生炭素繊維を得るための廃棄物(原料)と再生炭素繊維の形態
1.2 端材炭素繊維はそれでも直ぐに使えない?
1.3 ごちゃまぜの再生炭素繊維
1.4 やはり長い再生炭素繊維(ヤーン)はあり得ない,繊維も弁別できない
1.5 安いが一番
2.用途を考えた再生炭素繊維の分類
3.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
シリーズ 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(11)
-------------------------------------------------------------------------
生体組織の光学特性値計測―光線力学療法の基礎技術を例に―
Optical Properties Measurement of Biological Tissues after Photodynamic Therapy
for a Quantitative Treatment
-------------------------------------------------------------------------
粟津邦男(大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻;
大学院 生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授)
Steven L. Jacques(Oregon Health & Science University Departments of Biomedical
Engineering and Dermatology Professor)
本多典広(大阪大学 未来戦略機構 第二部門 特任助教)
間 久直(大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教)
前回,生体組織をレーザー凝固した際の光学特性値の変化について説明し,より効率的
なレーザー治療のためには生体組織の光学特性を基にして照射法を工夫することが有用で
あることを述べた。今回はレーザーを用いたがん治療法の1 つである光線力学療法と光線
力学療法後の組織の光学特性値の変化について述べる。
【目次】
1.光線力学療法について
2.PDT 後の腫瘍組織の光学特性値の変化について
3.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
マスターズ・カフェ 第4回
コーヒーブレイク―わが青春の湖北・高月町から―
藤田安雄
Yasuo Fujita NPO 法人テクノメイトコープ 理事;元・東洋保全工業㈱ 社長;
元・三井造船㈱ 化学プラント設計部
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ITO ナノインク最前線
Recent Topic on ITO Nanoink
-------------------------------------------------------------------------
村松淳司(東北大学 多元物質科学研究所 教授)
スパッタ法に代わる新たな省インジウムプロセスとは何か。それは,ナノ粒子を利用し
たナノインク塗布法による薄膜作製技術である。この方法は,ナノ粒子をインク化し,基
板上に塗布,焼成することによって製膜,配線化を行うというものである。そのITO ナ
ノインクの最前線を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.ITO ナノインク
3.スパッタ法に代わるナノインク
4.ITO ナノインクの要件
5.ITO ナノ粒子合成法指針
6.ソルボサーマル法ITO ナノ粒子合成
7.今後の指針
-------------------------------------------------------------------------
高温・高湿でも抵抗値変動が少ない透明導電膜
Transparent Conductive Film with High Durability of Resistance
in High Temperature and High Humidity Environment
-------------------------------------------------------------------------
多々見 央(東洋紡㈱ 化成品開発研究所 新機能材料開発部)
プラスチックフィルムを基板とした透明導電膜は高温・高湿下において抵抗値が安定し
ない。プラスチックフィルムを基板とした高温・高湿でも抵抗値変動が少ない透明導電膜
を作製するためには,プラスチックフィルムへの透明導電膜の付着力を増加させること,
透明導電膜の結晶性を向上させることが効果的であることを解説する。
【目次】
1.はじめに
2.ITO について
3.ITO とプラスチックフィルムの付着力
4.ITO 膜の結晶性
4.1 プラスチックフィルムに含まれる水
4.2 結晶化シード層
5.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
カーボンナノチューブ透明導電フィルムの開発
Transparent Conductive Carbon Nanotube Films
-------------------------------------------------------------------------
KIM Yeji((独)産業技術総合研究所 電子光技術研究部門 JSPS 特別研究員)
阿澄玲((独)産業技術総合研究所 電子光技術研究部門 研究グループ長)
カーボンナノチューブを用い,大気中かつ室温で成膜できるウェットプロセスによる透
明導電フィルムの作製法について述べる。セルロース系ポリマーとカーボンナノチューブ
を混合することにより均一な透明フィルムの作製に成功し,さらに,基材にダメージを与
えず室温で導電性を発現させる後処理工程を開発した。
【目次】
1.はじめに
2.開発技術の概要
2.1 カーボンナノチューブインクの作製および製膜
2.2 熱処理
2.3 溶液処理
2.4 光焼成処理
2.5 透明導電フィルムの対屈曲性
3.まとめと今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
PEDOT:PSS 導電性ポリマーClevios[TM] P の透明導電膜への応用
Application of PEDOT:PSS Conductive Polymer for Transparent Conductive Films
-------------------------------------------------------------------------
田中元英(ヘレウス㈱ 導電性ポリマー部 課長代理)
有機導電材料は,日常生活で目にする多種多様な製品のデバイスの一部として使用され
ている。もはや今日における我々の生活水準を支える材料群の一つとして挙げても過言で
はない。この材料群は“有機物であるが電気を流すことができる材料”であり,無機系材
料と比較すると軽量(軽元素,低密度),優れた加工性や柔軟性などといった有機系材料
の特徴を兼ね備えている。本稿では,その代表格であるポリ(3,4‒エチレンジオキシチオ
フェン)(PEDOT)の開発から現在までの応用動向を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.EDOT からPEDOT の開発
2.1 EDOT の開発
2.2 PEDOT:PSS の開発
3.PEDOT:PSS 導電性ポリマーClevios[TM] P
4.PEDOT:PSS 導電性ポリマーClevios[TM]P の応用動向
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
銀ナノワイヤの合成と塗布型導電膜への応用
Synthesis of Silver Nanowire and its Application for Electrically Conducting
Coating Films
-------------------------------------------------------------------------
佐藤正秀(宇都宮大学 大学院 工学研究科 学際先端システム学専攻 准教授)
本稿では,ポリオール還元によって液相中で得られる銀ナノワイヤの合成プロセスの概
要と、銀ナノワイヤの形態制御・分散安定性などに影響を与える各種因子や,マイクロ波
加熱で得られる銀ナノワイヤの特徴と,得られた銀ナノワイヤ分散液のインクジェット液
滴吐出挙動や塗布型導電膜への応用について解説する。
【目次】
1.はじめに
2.ポリオール液相還元による銀ナノ粒子の合成
3.ポリオール法合成銀ナノワイヤの形状制御
3.1 ポリオール液相還元法による銀ナノワイヤ合成
3.2 ポリオール液相還元銀ナノワイヤの生成と形状に及ぼす諸因子の影響
4.マイクロ波加熱ポリオール液相還元による銀ナノワイヤ合成
4.1 銀ナノワイヤ合成におけるマイクロ波加熱の利点
4.2 シングルモードマイクロ波加熱で得られる銀ナノ粒子・ナノワイヤ
5.銀ナノワイヤ分散液の調製と塗布型導電膜への応用
6.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
透明導電性を有する遷移金属酸化物薄膜
Transparent Conductor based on Transition Metal Oxide
-------------------------------------------------------------------------
一杉太郎(東北大学 原子分子材料科学高等研究機構 准教授)
遷移金属酸化物を活用した透明導電薄膜の種類が増えてきた。それら薄膜は,従来の透
明導電体にはみられない特徴を有するものがあり,光エレクトロデバイスの高効率化や高
機能化に展開することが期待される。本稿では,チタン酸化物,ニオブ酸化物,モリブデ
ン酸化物について,その特徴を説明する。
【目次】
1.はじめに:遷移金属酸化物への期待
2.遷移金属酸化物とは
3.様々な透明導電体
3.1 TiO2 系透明導電体
3.2 LiTi2O4 透明超伝導体
3.3 Nb12O29 透明導電体
3.4 MoOx 透明導電体
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ポリマー基板上酸化亜鉛透明導電膜:多層成膜技術と薄膜物性の特長
Features of Highly Transparent Conductive ZnO Films Deposited with
Multideposition Steps on Polymer Substrates
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山本哲也(高知工科大学 総合研究所 マテリアルデザインセンター 教授;センター長)
永元公市(リンテック㈱ 技術統括本部 研究所 デバイス材料研究室 主幹研究員)
宋 華平(高知工科大学 総合研究所 マテリアルデザインセンター 助教)
牧野久雄(高知工科大学 総合研究所 マテリアルデザインセンター 准教授)
野本淳一(高知工科大学 総合研究所 マテリアルデザインセンター 助教)
ポリマー基板上酸化亜鉛透明導電膜における曲げ特性などを議論した。良好な曲げ特性
達成を目的に真応力が残留応力特性を決める薄膜を実現する低温高速多層成膜技術を開発
した。膜厚100nm の酸化亜鉛透明導電膜の抵抗率は5×10‒4Ωcm であり,透明導電膜付
ポリマー基板の可視光透過率は高く,かつ波長依存性が弱い特長を有する。
【目次】
1.はじめに
2.成膜法
2.1 反応性プラズマ蒸着法とガラス基板(基板温度200℃)上GZO 薄膜の特長
2.2 低温成膜設計
3.電気特性
4.光学特性
5.曲げ特性
6.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Material Report -R&D-
-------------------------------------------------------------------------
進化する人工筋肉を用いた発電素子
Power Generation Device using Evolving Artifi cial Muscles
-------------------------------------------------------------------------
千葉正毅(千葉科学研究所 代表)
和氣美紀夫(㈲Wits 代表取締役)
誘電エラストマは,主材がポリマーで製作コストが安く,また柔軟で生物と同じような
動きができることから,医療やロボット技術などへの応用が期待されている。また,これ
を逆駆動することにより発電が可能となることから,波力・水力・風力・太陽熱などの再
生可能エネルギーや人・動物など動きから電気的エネルギーを得る新しい回収手段として
も注目を集めている。
【目次】
1.はじめに
2.誘電エラストマ人工筋肉の概要
3.発電へのチャレンジ
3.1 波を利用した誘電エラストマ発電システム
3.2 海流・水流による発電
3.3 新しいアイデアを用いた風力発電へのチャレンジ
3.4 床発電システム
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
連載:新時代に入った炭素繊維リサイクル(第2回)
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CFRP 廃材の形態と再生炭素繊維の使い方を考えて炭素繊維を回収する
Classifi cation of Recycled Carbon Fibers in Consideration of their Applications
and Handling of CFRP Waste
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藤井 透(同志社大学 理工学部 機械システム工学科 教授)
大窪和也(同志社大学 理工学部 機械システム工学科 教授)
バージン繊維端材であろうと,廃棄プリプレグやCFRP から回収される炭素繊維であ
ろうと,いずれも「短い」。短い「再生炭素繊維」を使って,数千m の長さでボビンに巻
かれた長繊維と同様に,その利用を語ることはできない。短い繊維では用途は限られる。
本稿では,再生繊維の可能な用途を念頭に,その分類を考える。
【目次】
1.再生炭素繊維に関する誤解
1.1 再生炭素繊維を得るための廃棄物(原料)と再生炭素繊維の形態
1.2 端材炭素繊維はそれでも直ぐに使えない?
1.3 ごちゃまぜの再生炭素繊維
1.4 やはり長い再生炭素繊維(ヤーン)はあり得ない,繊維も弁別できない
1.5 安いが一番
2.用途を考えた再生炭素繊維の分類
3.おわりに
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シリーズ 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(11)
-------------------------------------------------------------------------
生体組織の光学特性値計測―光線力学療法の基礎技術を例に―
Optical Properties Measurement of Biological Tissues after Photodynamic Therapy
for a Quantitative Treatment
-------------------------------------------------------------------------
粟津邦男(大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻;
大学院 生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授)
Steven L. Jacques(Oregon Health & Science University Departments of Biomedical
Engineering and Dermatology Professor)
本多典広(大阪大学 未来戦略機構 第二部門 特任助教)
間 久直(大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教)
前回,生体組織をレーザー凝固した際の光学特性値の変化について説明し,より効率的
なレーザー治療のためには生体組織の光学特性を基にして照射法を工夫することが有用で
あることを述べた。今回はレーザーを用いたがん治療法の1 つである光線力学療法と光線
力学療法後の組織の光学特性値の変化について述べる。
【目次】
1.光線力学療法について
2.PDT 後の腫瘍組織の光学特性値の変化について
3.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
マスターズ・カフェ 第4回
コーヒーブレイク―わが青春の湖北・高月町から―
藤田安雄
Yasuo Fujita NPO 法人テクノメイトコープ 理事;元・東洋保全工業㈱ 社長;
元・三井造船㈱ 化学プラント設計部
-------------------------------------------------------------------------
4,400円
―
【特集】有機系圧電材料の最新動向
New Trends in Piezoelectric Polymer
-------------------------------------------------------------------------
Introduction
「今,有機圧電材料が熱い」
田實佳郎(関西大学 システム理工学部 副学部長;教授)
-------------------------------------------------------------------------
有機圧電高分子の歴史的変遷
Historical Review of Organic Piezoelectric Polymers
-------------------------------------------------------------------------
深田栄一((一財)小林理学研究所 名誉研究員;(独)理化学研究所 名誉研究員)
有機高分子の圧電性の研究は1950 年代にセルロース,コラーゲンなどの生体材料につい
て始められたが,1969 年延伸ポーリングしたポリビニリデンフロリド(PVDF)の高い伸び
圧電性が発見され工業的応用に発展した。最近,延伸したキラル高分子のポリ乳酸に高い
ずり圧電性が発見され,エレクトロニクスへの応用が始まった。現在,圧電応答顕微鏡を用
いてたんぱく質,DNA の圧電性,強誘電性が観測され構造生物学の見地から注目されている。
【目次】
1.はじめに
2.木材セルロースの圧電性
3.コラーゲンの圧電性
4.キラル高分子の圧電性
5.合成極性高分子の圧電性
6.蒸発重合圧電高分子
7.エレクトレット圧電高分子
8.聴覚を司るタンパク質プレスチン
9.圧電応答顕微鏡と生体材料の圧電性
10.生体材料の強誘電性
-------------------------------------------------------------------------
圧電性L 型ポリ乳酸を用いた直感操作型コントローラ
An Intuitive Control Using Piezoelectric Poly (L‒lactic acid)
-------------------------------------------------------------------------
安藤正道(㈱村田製作所 技術・事業開発本部 技術・事業インキュベーションセンター
有機フィルムデバイス開発プロジェクト室 室長)
圧電性L 型ポリ乳酸(PLLA)は,生分解性ポリマーとしてよく知られているPLLA に
特別な処理を施し圧電性を発現させたポリマーである。PLLA は極めて透明度が高く,焦
電性を有しない,またそのずり圧電性により,曲げ,ねじりといった動作を独立して検知
できる。これらの特徴を生かせば直感的なコントローラを実現することができる。
【目次】
1.はじめに
2.圧電性ポリマーとそのセンサ応用
3.生分解性ポリマーとしてのPLA
4.PLLA の圧電性
5.PLLA のずり圧電性の効果的な応用
6.直感操作型コントローラ
7.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
植物原料の新型圧電素子の開発と展望
Development and Future Prospects of New Piezoelectric Film from Plant Material
-------------------------------------------------------------------------
吉田哲男(帝人㈱ フィルム事業グループ 新フィルム開発推進室 室長)
植物原料からなるポリ乳酸の光学異性体(L 体とD 体)フィルムを交互積層体として,
新規圧電素子を開発した。積層数に応じた圧電率の向上が確認され,有機圧電体のポリフ
ッ化ビニリデン(PVDF)のそれを凌駕しセラミック圧電体に匹敵する圧電率が達成した。
軽量,柔軟性や大面積といった高分子の特徴を生かし,従来にはなかった幅広い用途への
展開が期待できる。
【目次】
1.序 章
1.1 はじめに
1.2 開発コンセプトと目的
2.周辺技術
2.1 ポリ乳酸の特徴
2.2 ポリ乳酸ポリマーの重合
2.3 フィルム製造技術
2.4 共押出多層技術
2.5 圧電素子の変位の特徴
3.技術開発
3.1 ポリ乳酸フィルムの圧電特性
3.2 積層数と圧電特性の関係
3.3 0 度,45 度サンプルの特性
4.総 括
4.1 開発の成果
4.2 今後の課題および将来展望
-------------------------------------------------------------------------
ふっ素系有機圧電材料の開発と応用
Characteristics and Applications of Fluoropolymer Piezoelectric Material
-------------------------------------------------------------------------
米田哲也(日本バルカー工業㈱ 研究開発部 研究企画グループ 研究員)
田實佳郎(関西大学 システム理工学部 副学部長;教授)
我々は,従来にない,高温高湿性に優れかつ高感度センシングが可能なふっ素系有機圧
電材料を開発した。幅広い応力域にも対応でき大面積化も可能である。既存のセラミック
ス系材料にないフレキシブル性を活かし,新たなセンシングデバイスなどへの活用も考え
られる。本稿では,開発品の特徴とともに想定される応用事例を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.開発品の特徴
2.1 圧電特性
2.2 高温特性
2.3 高温高湿特性
3.使用例
3.1 応答性制御の例
3.2 測定事例
4.まとめ
5.今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
PVDF ピエゾフィルムの特徴とその応用
Characteristics of PVDF Piezofi lm and its application
-------------------------------------------------------------------------
森山信宏( ㈱クレハ 高機能材事業部 機能材料部 主席部員)
PVDF ピエゾフィルムはユニークな材料である。その圧電性発現のメカニズムと特徴を
述べ,応用例を紹介する。応用するに当たっての留意点について等価回路を用いて説明す
る。また,デバイス化における設計手法を加速度センサーについて説明し,エナジーハー
ベスティングへの応用での発生電力の見積もりを行う。
【目次】
1.はじめに
2.PVDF ピエゾフィルムの特徴
2.1 PVDF 圧電・焦電体(発現メカニズム)
2.2 PVDF ピエゾフィルムの特徴
3.応用関連
3.1 各種応用例の紹介
3.2 応用に当たっての留意点と設計手法
3.2.1 インピーダンスと周波数特性
3.2.2 加速度センサーへの応用例
3.3 新たな応用例(エナジーハーベスティング)
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Material Report -R&D-
-------------------------------------------------------------------------
アミロイドペプチドの自己組織化制御による
機能化ナノワイヤー形成
Formation of Functionalized Nanowires based on the Control of the Amyloid
Peptide Self‒assembly
-------------------------------------------------------------------------
坂井公紀(北海道大学 大学院 理学研究院 化学部門 生物化学研究室 博士研究員)
坂口和靖(北海道大学 大学院 理学研究院 化学部門 生物化学研究室 教授)
アミロイド線維は,ペプチドの自己組織化により形成されるナノ線維構造をもち,多く
の疾患に関与する一方,ナノワイヤー材料として非常に有用である。本稿では,ペプチド
の自己組織化を効果的に制御することで,アミロイド線維の形成制御と多様で自在な機能
化とを可能にする混合SCAP 法について紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.SCAP ペプチドを基盤とした効果的な機能化ナノワイヤー形成制御
2.1 機能化ナノワイヤーの効果的な形成制御を可能とする混合SCAP法
2.2 SCAP における3 アミノ酸残基ユニットの付加によるナノワイヤー自己組織化調節
2.3 混合SCAP 法による修飾ナノワイヤーの形成制御
2.4 混合SCAP 法による多種多様な機能化ナノワイヤーの形成
2.5 混合SCAP 法における線維形成制御メカニズム
3.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
シリーズ 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(10)
-------------------------------------------------------------------------
生体組織の光学特性値計測―レーザー凝固の基礎技術を例に―
Optical Properties Measurement of a Laser Coagulated Tissue for
a Quantitative Treatment
-------------------------------------------------------------------------
粟津邦男(大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻;
大学院 生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授)
Steven L. Jacques(Oregon Health & Science University Department of Biomedical
Engineering and Dermatology Professor)
本多典広(大阪大学 未来戦略機構 第二部門 特任助教)
間 久直(大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教)
前回(2013 年6 月号)は生体組織の光学特性値の測定方法について述べた。今回は,
がんの治療法として研究されているレーザー凝固治療への生体組織光学の応用例を紹介す
る。計測したレーザー凝固前後の組織の光学特性値を基に,シミュレーションを用いてよ
り高度なレーザー凝固技術について検討した。
【目次】
1.はじめに
2.レーザー凝固治療
3.レーザー凝固後の生体組織の光学特性
4.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
機能材料マーケットデータ
-------------------------------------------------------------------------
ポリイミドを中心とした耐熱透明材料の開発動向
Development Trends of Thermally Stable Transparent Polymers Centered on Polyimides
-------------------------------------------------------------------------
後藤幸平(後藤技術事務所 代表)
【目次】
1.はじめに
2.透明ポリイミドの開発経緯
3.最近の開発動向
3.1 透明ポリイミド用新しいモノマー
3.2 透明ポリマーの機能化など
3.2.1 膨張係数
3.2.2 屈折率
3.2.3 耐熱透明ポリイミドの開発品,製品化例
3.2.4 ポリイミド以外の耐熱透明ポリマーの開発品,製品化例
-------------------------------------------------------------------------
マスターズ・カフェ 第3回
西尾悦雄
Etsuo Nishio NPO 法人テクノメイトコープ 理事;モレキュラーデバイスジャパン㈱
代表取締役社長;モレキュラーデバイス韓国 社長
New Trends in Piezoelectric Polymer
-------------------------------------------------------------------------
Introduction
「今,有機圧電材料が熱い」
田實佳郎(関西大学 システム理工学部 副学部長;教授)
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有機圧電高分子の歴史的変遷
Historical Review of Organic Piezoelectric Polymers
-------------------------------------------------------------------------
深田栄一((一財)小林理学研究所 名誉研究員;(独)理化学研究所 名誉研究員)
有機高分子の圧電性の研究は1950 年代にセルロース,コラーゲンなどの生体材料につい
て始められたが,1969 年延伸ポーリングしたポリビニリデンフロリド(PVDF)の高い伸び
圧電性が発見され工業的応用に発展した。最近,延伸したキラル高分子のポリ乳酸に高い
ずり圧電性が発見され,エレクトロニクスへの応用が始まった。現在,圧電応答顕微鏡を用
いてたんぱく質,DNA の圧電性,強誘電性が観測され構造生物学の見地から注目されている。
【目次】
1.はじめに
2.木材セルロースの圧電性
3.コラーゲンの圧電性
4.キラル高分子の圧電性
5.合成極性高分子の圧電性
6.蒸発重合圧電高分子
7.エレクトレット圧電高分子
8.聴覚を司るタンパク質プレスチン
9.圧電応答顕微鏡と生体材料の圧電性
10.生体材料の強誘電性
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圧電性L 型ポリ乳酸を用いた直感操作型コントローラ
An Intuitive Control Using Piezoelectric Poly (L‒lactic acid)
-------------------------------------------------------------------------
安藤正道(㈱村田製作所 技術・事業開発本部 技術・事業インキュベーションセンター
有機フィルムデバイス開発プロジェクト室 室長)
圧電性L 型ポリ乳酸(PLLA)は,生分解性ポリマーとしてよく知られているPLLA に
特別な処理を施し圧電性を発現させたポリマーである。PLLA は極めて透明度が高く,焦
電性を有しない,またそのずり圧電性により,曲げ,ねじりといった動作を独立して検知
できる。これらの特徴を生かせば直感的なコントローラを実現することができる。
【目次】
1.はじめに
2.圧電性ポリマーとそのセンサ応用
3.生分解性ポリマーとしてのPLA
4.PLLA の圧電性
5.PLLA のずり圧電性の効果的な応用
6.直感操作型コントローラ
7.おわりに
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植物原料の新型圧電素子の開発と展望
Development and Future Prospects of New Piezoelectric Film from Plant Material
-------------------------------------------------------------------------
吉田哲男(帝人㈱ フィルム事業グループ 新フィルム開発推進室 室長)
植物原料からなるポリ乳酸の光学異性体(L 体とD 体)フィルムを交互積層体として,
新規圧電素子を開発した。積層数に応じた圧電率の向上が確認され,有機圧電体のポリフ
ッ化ビニリデン(PVDF)のそれを凌駕しセラミック圧電体に匹敵する圧電率が達成した。
軽量,柔軟性や大面積といった高分子の特徴を生かし,従来にはなかった幅広い用途への
展開が期待できる。
【目次】
1.序 章
1.1 はじめに
1.2 開発コンセプトと目的
2.周辺技術
2.1 ポリ乳酸の特徴
2.2 ポリ乳酸ポリマーの重合
2.3 フィルム製造技術
2.4 共押出多層技術
2.5 圧電素子の変位の特徴
3.技術開発
3.1 ポリ乳酸フィルムの圧電特性
3.2 積層数と圧電特性の関係
3.3 0 度,45 度サンプルの特性
4.総 括
4.1 開発の成果
4.2 今後の課題および将来展望
-------------------------------------------------------------------------
ふっ素系有機圧電材料の開発と応用
Characteristics and Applications of Fluoropolymer Piezoelectric Material
-------------------------------------------------------------------------
米田哲也(日本バルカー工業㈱ 研究開発部 研究企画グループ 研究員)
田實佳郎(関西大学 システム理工学部 副学部長;教授)
我々は,従来にない,高温高湿性に優れかつ高感度センシングが可能なふっ素系有機圧
電材料を開発した。幅広い応力域にも対応でき大面積化も可能である。既存のセラミック
ス系材料にないフレキシブル性を活かし,新たなセンシングデバイスなどへの活用も考え
られる。本稿では,開発品の特徴とともに想定される応用事例を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.開発品の特徴
2.1 圧電特性
2.2 高温特性
2.3 高温高湿特性
3.使用例
3.1 応答性制御の例
3.2 測定事例
4.まとめ
5.今後の展望
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PVDF ピエゾフィルムの特徴とその応用
Characteristics of PVDF Piezofi lm and its application
-------------------------------------------------------------------------
森山信宏( ㈱クレハ 高機能材事業部 機能材料部 主席部員)
PVDF ピエゾフィルムはユニークな材料である。その圧電性発現のメカニズムと特徴を
述べ,応用例を紹介する。応用するに当たっての留意点について等価回路を用いて説明す
る。また,デバイス化における設計手法を加速度センサーについて説明し,エナジーハー
ベスティングへの応用での発生電力の見積もりを行う。
【目次】
1.はじめに
2.PVDF ピエゾフィルムの特徴
2.1 PVDF 圧電・焦電体(発現メカニズム)
2.2 PVDF ピエゾフィルムの特徴
3.応用関連
3.1 各種応用例の紹介
3.2 応用に当たっての留意点と設計手法
3.2.1 インピーダンスと周波数特性
3.2.2 加速度センサーへの応用例
3.3 新たな応用例(エナジーハーベスティング)
4.おわりに
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Material Report -R&D-
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アミロイドペプチドの自己組織化制御による
機能化ナノワイヤー形成
Formation of Functionalized Nanowires based on the Control of the Amyloid
Peptide Self‒assembly
-------------------------------------------------------------------------
坂井公紀(北海道大学 大学院 理学研究院 化学部門 生物化学研究室 博士研究員)
坂口和靖(北海道大学 大学院 理学研究院 化学部門 生物化学研究室 教授)
アミロイド線維は,ペプチドの自己組織化により形成されるナノ線維構造をもち,多く
の疾患に関与する一方,ナノワイヤー材料として非常に有用である。本稿では,ペプチド
の自己組織化を効果的に制御することで,アミロイド線維の形成制御と多様で自在な機能
化とを可能にする混合SCAP 法について紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.SCAP ペプチドを基盤とした効果的な機能化ナノワイヤー形成制御
2.1 機能化ナノワイヤーの効果的な形成制御を可能とする混合SCAP法
2.2 SCAP における3 アミノ酸残基ユニットの付加によるナノワイヤー自己組織化調節
2.3 混合SCAP 法による修飾ナノワイヤーの形成制御
2.4 混合SCAP 法による多種多様な機能化ナノワイヤーの形成
2.5 混合SCAP 法における線維形成制御メカニズム
3.おわりに
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シリーズ 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(10)
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生体組織の光学特性値計測―レーザー凝固の基礎技術を例に―
Optical Properties Measurement of a Laser Coagulated Tissue for
a Quantitative Treatment
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粟津邦男(大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻;
大学院 生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授)
Steven L. Jacques(Oregon Health & Science University Department of Biomedical
Engineering and Dermatology Professor)
本多典広(大阪大学 未来戦略機構 第二部門 特任助教)
間 久直(大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教)
前回(2013 年6 月号)は生体組織の光学特性値の測定方法について述べた。今回は,
がんの治療法として研究されているレーザー凝固治療への生体組織光学の応用例を紹介す
る。計測したレーザー凝固前後の組織の光学特性値を基に,シミュレーションを用いてよ
り高度なレーザー凝固技術について検討した。
【目次】
1.はじめに
2.レーザー凝固治療
3.レーザー凝固後の生体組織の光学特性
4.まとめ
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機能材料マーケットデータ
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ポリイミドを中心とした耐熱透明材料の開発動向
Development Trends of Thermally Stable Transparent Polymers Centered on Polyimides
-------------------------------------------------------------------------
後藤幸平(後藤技術事務所 代表)
【目次】
1.はじめに
2.透明ポリイミドの開発経緯
3.最近の開発動向
3.1 透明ポリイミド用新しいモノマー
3.2 透明ポリマーの機能化など
3.2.1 膨張係数
3.2.2 屈折率
3.2.3 耐熱透明ポリイミドの開発品,製品化例
3.2.4 ポリイミド以外の耐熱透明ポリマーの開発品,製品化例
-------------------------------------------------------------------------
マスターズ・カフェ 第3回
西尾悦雄
Etsuo Nishio NPO 法人テクノメイトコープ 理事;モレキュラーデバイスジャパン㈱
代表取締役社長;モレキュラーデバイス韓国 社長
4,400円
―
【特集】バイオマテリアルの高機能化技術最前線
─ 生体組織/生体材料の異方性制御から考える─
Modern Trend of Functionalization of Biomaterials
based on Anisotropic Control of Biological Tissues and Materials
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
Preface
中野貴由(大阪大学 大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 生体材料学領域 教授
/大阪大学 臨床医工学研究教育センター 教授)
-------------------------------------------------------------------------
メタルバイオマテリアルの高機能化と異方性
High Functionality and Anisotropy of Metallic Biomaterials
-------------------------------------------------------------------------
新家光雄(東北大学 金属材料研究所 生体材料学研究部門 教授;所長)
インプラントと骨との弾性率差により引き起こされる骨吸収などを抑制するために開発
されているTNTZ などの低弾性率生体用β型チタン合金は,弾性率を中心とした力学的
生体適合機能性への異方性が強く,その高度力学的生体機能化には異方性を有効に利用す
ることが重要である。
【目次】
1.はじめに
2.力学的性質と格子歪
3.弾性率
4.熱膨張
5.高耐久機能化
6.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
人工骨用リン酸カルシウム系材料の形態制御
Morphology Control of Calcium Phosphate-based Materials for Artifi cial Bone
-------------------------------------------------------------------------
横井太史(東北大学 大学院 環境科学研究科 助教)
上高原理暢(東北大学 大学院 環境科学研究科 准教授)
大槻主税(名古屋大学 大学院 工学研究科 結晶材料工学専攻 教授)
リン酸カルシウム系化合物は,骨と直接結合する特異な性質を有するため,骨の欠損を
充填するための材料(人工骨)として用いられている。リン酸カルシウム結晶の形態は,
その生理学的な性質を支配する重要な因子である。本稿では,高機能な人工骨の創製に繋
がるリン酸カルシウム結晶の形態制御について紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.柱状ヒドロキシアパタイト
3.板状ヒドロキシアパタイト
4.形態制御型リン酸カルシウム顆粒
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
高分子配列制御による金属表面高機能化
Functionalization of Metal Surfaces with Control of Polymer Confi guration
-------------------------------------------------------------------------
塙 隆夫(東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授)
金属材料は体内埋入部材(インプラント)の大半に使用され,医療において重要な地位
を占める。しかし,体内には存在しない人工材料であるが故に生体機能を持たない。機能
性高分子を金属表面に配列を制御し耐久性を持たせて固定化することで,バイオフィルム
形成抑制,血栓形成抑制,骨形成促進,軟組織接着などの機能を金属表面に創ることがで
きる。
【目次】
1.はじめに
2.医療用金属材料の表面処理
3.生体分子・生体機能分子の固定化
4.電着による金属材料表面へのPEG の固定化
5.NH2‒PEG‒NH2 を電着した金属表面の生体機能性評価
6.骨形成促進のためのペプチドの配列固定
7.再生医療への応用
8.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
光反応性MPC ポリマーによるマテリアル表面機能化
Surface Modifi cation of Various Materials Using Photoreactive MPC Polymer
-------------------------------------------------------------------------
深澤今日子(東京大学 大学院 工学系研究科 学術支援職員)
石原一彦(東京大学 大学院 工学系研究科 教授)
材料表面へのタンパク質の吸着は医療・食品・環境・エネルギーといった様々な分野で
問題となっている。本稿ではあらゆる材料表面のタンパク質汚れを解決する,光反応性
MPC ポリマーを用いた“早い・簡単・安定”表面処理を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.表面処理に用いられるMPC ポリマー
3.光反応の特徴
4.光反応性リン脂質ポリマーによる表面処理
5.表面ぬれ性の評価
6.生体成分の付着性評価
7.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
セラミックスコーティングによる金属系バイオマテリアル表面の高機能化
Fabrication of Functional Surface on Metallic Biomaterials using Ceramic Coating
-------------------------------------------------------------------------
成島尚之(東北大学大学院 工学研究科 材料システム工学専攻 教授)
上田恭介(東北大学大学院 工学研究科 材料システム工学専攻 助教)
佐渡翔太(東北大学大学院 工学研究科 材料システム工学専攻)
生体機能性を有するセラミックスを利用した界面層構築は生体材料,特に金属材料の生
体適合性向上のための有力な手法である。本稿ではチタン上へのRF マグネトロンスパッ
タリング法による非晶質リン酸カルシウムコーティング膜および二段階酸化法によるアナ
ターゼ皮膜作製に関するプロセシングと生体応用のための評価を報告する。
【目次】
1.はじめに
2.気相成長法によるリン酸カルシウムコーティング
2.1 ACP コーティング膜の作製
2.2 ACP コーティング膜の生体内評価
2.3 ACP コーティング膜への元素添加
3.熱酸化法によるTiO2 コーティング
3.1 二段階熱酸化法によるアナターゼ皮膜形成
3.2 アナターゼ含有皮膜の光触媒活性評価
4.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
生体骨異方性に基づくバイオマテリアルの高機能化
Fabrication of Functional Biomaterials based on Bone Tissue Anisotropy
-------------------------------------------------------------------------
松垣あいら(大阪大学 大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 特任研究員)
中野貴由(大阪大学 大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 /
生体材料学領域;臨床医工学研究教育センター 教授)
生体骨異方性構造は,骨力学機能を支配する重要な骨質指標であり,生体内外の環境因
子と骨系細胞との相互作用により制御・構築される。本稿では,細胞周囲環境を利用した
細胞形態・配列制御による異方性骨組織の構築,さらには細胞形態制御を利用したバイオ
マテリアルの高機能化による既存骨・再生骨の骨質健全化への取り組みについて紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.再生骨におけるアパタイト配向性と力学機能の相関性
3.骨芽細胞配列制御による異方性骨微細構造構築
3.1 材料表面形状と細胞との相互作用
3.2 応力・ひずみ環境と細胞との相互作用
3.3 材料表面性状と細胞との相互作用
4.異方性溝導入型人工関節による高配向化骨形成
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
核酸の主鎖構造に倣ったポリマーバイオマテリアル
Polymeric Biomaterials Designed by Mimicking of a Nucleic Acid Backbone
-------------------------------------------------------------------------
岩﨑泰彦(関西大学 化学生命工学部 教授)
本稿では,核酸の主鎖構造をまねて設計されたポリリン酸エステルの合成および基礎物
性について解説するとともに,酵素に応答する薬物輸送担体,骨芽細胞の働きを亢進する
マトリクス素材,低分子骨治療薬と同様な性質をもつカルシウム結合性ポリマーなど,ポ
リリン酸エステルの構造的特長を活かしたバイオマテリアルについて紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.ポリリン酸エステルの制御合成
2.1 ポリリン酸エステルの合成
2.2 ポリリン酸エステルのトポロジー制御
3.ポリリン酸エステルの特徴
4.バイオマテリアル応用
4.1 デリバリー担体
4.2 骨指向性ポリリン酸エステルの合成
5.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
積層造形法を用いた材質・構造設計による人工関節の高機能化
High Functionality of Artifi cial Joints by Material and Structural Design
using Electron Beam Melting Method
-------------------------------------------------------------------------
福田英次(ナカシマメディカル㈱ 開発部 開発グループ 主任)
西村直之(ナカシマメディカル㈱ 開発部 開発グループ 課長)
中川誠治(ナカシマメディカル㈱ 開発部 部長)
中野貴由(大阪大学 大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 生体材料学領域
臨床医工学研究教育センター 教授)
中島義雄(ナカシマメディカル㈱ 代表取締役社長)
著者らは,金属積層造形技術を活用した材質・構造設計による人工関節の高機能化を目
指している。本稿では,人工関節の形状カスタマイズ,表面構造制御,パウダー/ソリッ
ド複合構造体による人工関節の骨類似機能化,マルチスケール階層構造からなる生体骨類
似機能型人工股関節の開発および生体為害性を示さないチタン合金の積層造形法の確立に
ついて紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.金属積層造形法による構造制御した人工関節の開発
2.1 人工関節の形状カスタマイズ
2.2 人工関節の表面構造制御
2.3 パウダー/ソリッド複合構造体による人工関節の骨類似機能化
2.4 マルチスケール階層構造からなる生体骨類似機能型人工股関節
3.生体為害性を示さないチタン合金の積層造形法の確立
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Material Report -R&D-
-------------------------------------------------------------------------
有機系の相変化型光記録材料の開発
Phase-Change Organic Materials for Optical Recording
-------------------------------------------------------------------------
木原秀元(()独産業技術総合研究所 ナノシステム研究部門 スマートマテリアルグループ
研究グループ長)
室温で安定な2 つの相(結晶相とアモルファス固体相)を取り得る単一の有機化合物を
開発した。この2 つの相は光と熱の作用により可逆的に相変化するので,本化合物は書き
換え可能な光記録材料への応用が期待できる。ここでは,この化合物の相変化のメカニズ
ムと光記録材料を指向した簡単な光パターニングについて解説する。
【目次】
1.はじめに
2.アントラセン誘導体の相変化メカニズム
3.アントラセン誘導体を用いた光パターニング
4.二官能性アントラセン誘導体を用いた多諧調を有する光パターニング
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
マスターズ・カフェ 第2回
浅原和人 NPO 法人テクノメイトコープ 理事;元・不二製油㈱ 会長
-------------------------------------------------------------------------
─ 生体組織/生体材料の異方性制御から考える─
Modern Trend of Functionalization of Biomaterials
based on Anisotropic Control of Biological Tissues and Materials
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
Preface
中野貴由(大阪大学 大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 生体材料学領域 教授
/大阪大学 臨床医工学研究教育センター 教授)
-------------------------------------------------------------------------
メタルバイオマテリアルの高機能化と異方性
High Functionality and Anisotropy of Metallic Biomaterials
-------------------------------------------------------------------------
新家光雄(東北大学 金属材料研究所 生体材料学研究部門 教授;所長)
インプラントと骨との弾性率差により引き起こされる骨吸収などを抑制するために開発
されているTNTZ などの低弾性率生体用β型チタン合金は,弾性率を中心とした力学的
生体適合機能性への異方性が強く,その高度力学的生体機能化には異方性を有効に利用す
ることが重要である。
【目次】
1.はじめに
2.力学的性質と格子歪
3.弾性率
4.熱膨張
5.高耐久機能化
6.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
人工骨用リン酸カルシウム系材料の形態制御
Morphology Control of Calcium Phosphate-based Materials for Artifi cial Bone
-------------------------------------------------------------------------
横井太史(東北大学 大学院 環境科学研究科 助教)
上高原理暢(東北大学 大学院 環境科学研究科 准教授)
大槻主税(名古屋大学 大学院 工学研究科 結晶材料工学専攻 教授)
リン酸カルシウム系化合物は,骨と直接結合する特異な性質を有するため,骨の欠損を
充填するための材料(人工骨)として用いられている。リン酸カルシウム結晶の形態は,
その生理学的な性質を支配する重要な因子である。本稿では,高機能な人工骨の創製に繋
がるリン酸カルシウム結晶の形態制御について紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.柱状ヒドロキシアパタイト
3.板状ヒドロキシアパタイト
4.形態制御型リン酸カルシウム顆粒
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
高分子配列制御による金属表面高機能化
Functionalization of Metal Surfaces with Control of Polymer Confi guration
-------------------------------------------------------------------------
塙 隆夫(東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授)
金属材料は体内埋入部材(インプラント)の大半に使用され,医療において重要な地位
を占める。しかし,体内には存在しない人工材料であるが故に生体機能を持たない。機能
性高分子を金属表面に配列を制御し耐久性を持たせて固定化することで,バイオフィルム
形成抑制,血栓形成抑制,骨形成促進,軟組織接着などの機能を金属表面に創ることがで
きる。
【目次】
1.はじめに
2.医療用金属材料の表面処理
3.生体分子・生体機能分子の固定化
4.電着による金属材料表面へのPEG の固定化
5.NH2‒PEG‒NH2 を電着した金属表面の生体機能性評価
6.骨形成促進のためのペプチドの配列固定
7.再生医療への応用
8.おわりに
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光反応性MPC ポリマーによるマテリアル表面機能化
Surface Modifi cation of Various Materials Using Photoreactive MPC Polymer
-------------------------------------------------------------------------
深澤今日子(東京大学 大学院 工学系研究科 学術支援職員)
石原一彦(東京大学 大学院 工学系研究科 教授)
材料表面へのタンパク質の吸着は医療・食品・環境・エネルギーといった様々な分野で
問題となっている。本稿ではあらゆる材料表面のタンパク質汚れを解決する,光反応性
MPC ポリマーを用いた“早い・簡単・安定”表面処理を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.表面処理に用いられるMPC ポリマー
3.光反応の特徴
4.光反応性リン脂質ポリマーによる表面処理
5.表面ぬれ性の評価
6.生体成分の付着性評価
7.おわりに
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セラミックスコーティングによる金属系バイオマテリアル表面の高機能化
Fabrication of Functional Surface on Metallic Biomaterials using Ceramic Coating
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成島尚之(東北大学大学院 工学研究科 材料システム工学専攻 教授)
上田恭介(東北大学大学院 工学研究科 材料システム工学専攻 助教)
佐渡翔太(東北大学大学院 工学研究科 材料システム工学専攻)
生体機能性を有するセラミックスを利用した界面層構築は生体材料,特に金属材料の生
体適合性向上のための有力な手法である。本稿ではチタン上へのRF マグネトロンスパッ
タリング法による非晶質リン酸カルシウムコーティング膜および二段階酸化法によるアナ
ターゼ皮膜作製に関するプロセシングと生体応用のための評価を報告する。
【目次】
1.はじめに
2.気相成長法によるリン酸カルシウムコーティング
2.1 ACP コーティング膜の作製
2.2 ACP コーティング膜の生体内評価
2.3 ACP コーティング膜への元素添加
3.熱酸化法によるTiO2 コーティング
3.1 二段階熱酸化法によるアナターゼ皮膜形成
3.2 アナターゼ含有皮膜の光触媒活性評価
4.まとめ
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生体骨異方性に基づくバイオマテリアルの高機能化
Fabrication of Functional Biomaterials based on Bone Tissue Anisotropy
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松垣あいら(大阪大学 大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 特任研究員)
中野貴由(大阪大学 大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 /
生体材料学領域;臨床医工学研究教育センター 教授)
生体骨異方性構造は,骨力学機能を支配する重要な骨質指標であり,生体内外の環境因
子と骨系細胞との相互作用により制御・構築される。本稿では,細胞周囲環境を利用した
細胞形態・配列制御による異方性骨組織の構築,さらには細胞形態制御を利用したバイオ
マテリアルの高機能化による既存骨・再生骨の骨質健全化への取り組みについて紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.再生骨におけるアパタイト配向性と力学機能の相関性
3.骨芽細胞配列制御による異方性骨微細構造構築
3.1 材料表面形状と細胞との相互作用
3.2 応力・ひずみ環境と細胞との相互作用
3.3 材料表面性状と細胞との相互作用
4.異方性溝導入型人工関節による高配向化骨形成
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
核酸の主鎖構造に倣ったポリマーバイオマテリアル
Polymeric Biomaterials Designed by Mimicking of a Nucleic Acid Backbone
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岩﨑泰彦(関西大学 化学生命工学部 教授)
本稿では,核酸の主鎖構造をまねて設計されたポリリン酸エステルの合成および基礎物
性について解説するとともに,酵素に応答する薬物輸送担体,骨芽細胞の働きを亢進する
マトリクス素材,低分子骨治療薬と同様な性質をもつカルシウム結合性ポリマーなど,ポ
リリン酸エステルの構造的特長を活かしたバイオマテリアルについて紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.ポリリン酸エステルの制御合成
2.1 ポリリン酸エステルの合成
2.2 ポリリン酸エステルのトポロジー制御
3.ポリリン酸エステルの特徴
4.バイオマテリアル応用
4.1 デリバリー担体
4.2 骨指向性ポリリン酸エステルの合成
5.まとめ
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積層造形法を用いた材質・構造設計による人工関節の高機能化
High Functionality of Artifi cial Joints by Material and Structural Design
using Electron Beam Melting Method
-------------------------------------------------------------------------
福田英次(ナカシマメディカル㈱ 開発部 開発グループ 主任)
西村直之(ナカシマメディカル㈱ 開発部 開発グループ 課長)
中川誠治(ナカシマメディカル㈱ 開発部 部長)
中野貴由(大阪大学 大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 生体材料学領域
臨床医工学研究教育センター 教授)
中島義雄(ナカシマメディカル㈱ 代表取締役社長)
著者らは,金属積層造形技術を活用した材質・構造設計による人工関節の高機能化を目
指している。本稿では,人工関節の形状カスタマイズ,表面構造制御,パウダー/ソリッ
ド複合構造体による人工関節の骨類似機能化,マルチスケール階層構造からなる生体骨類
似機能型人工股関節の開発および生体為害性を示さないチタン合金の積層造形法の確立に
ついて紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.金属積層造形法による構造制御した人工関節の開発
2.1 人工関節の形状カスタマイズ
2.2 人工関節の表面構造制御
2.3 パウダー/ソリッド複合構造体による人工関節の骨類似機能化
2.4 マルチスケール階層構造からなる生体骨類似機能型人工股関節
3.生体為害性を示さないチタン合金の積層造形法の確立
4.おわりに
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Material Report -R&D-
-------------------------------------------------------------------------
有機系の相変化型光記録材料の開発
Phase-Change Organic Materials for Optical Recording
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木原秀元(()独産業技術総合研究所 ナノシステム研究部門 スマートマテリアルグループ
研究グループ長)
室温で安定な2 つの相(結晶相とアモルファス固体相)を取り得る単一の有機化合物を
開発した。この2 つの相は光と熱の作用により可逆的に相変化するので,本化合物は書き
換え可能な光記録材料への応用が期待できる。ここでは,この化合物の相変化のメカニズ
ムと光記録材料を指向した簡単な光パターニングについて解説する。
【目次】
1.はじめに
2.アントラセン誘導体の相変化メカニズム
3.アントラセン誘導体を用いた光パターニング
4.二官能性アントラセン誘導体を用いた多諧調を有する光パターニング
5.おわりに
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マスターズ・カフェ 第2回
浅原和人 NPO 法人テクノメイトコープ 理事;元・不二製油㈱ 会長
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4,400円
―
【特集】バイオプラスチックの新たな展開に迫る
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キシランおよびグルコマンナンのプラスチック材料化と応用
Synthesis and Properties of Xylan and Glucomannan Ester Derivatives
-------------------------------------------------------------------------
岩田忠久(東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 高分子材料学研究室 教授)
バイオマスの中でもプラスチック原料としてこれまで利用されてこなかったキシランや
グルコマンナンを用いて,エステル化により新規なプラスチック材料の創成を試みた。そ
の結果,これらのエステル誘導体は熱的安定性に優れ,置換基の種類や量により様々な物
性を発現できると共に,ポリ乳酸に対し,非常に優れた結晶核剤効果を有していることも
わかった。
【目次】
1.はじめに
2.キシランエステル誘導体の合成とその性質
3.キシランエステルのポリ乳酸に対する結晶核剤効果
4.クリックケミストリーを用いたキシラン―ポリ乳酸グラフトコポリマーの合成
5.グルコマンナントリエステルの合成と性質
6.置換度の異なるグルコマンナンエステルの合成と性質
7.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ミドリムシプラスチックの開発
Euglena Plastics
― Development of Thermoplastics made from euglenoid β‒1,3‒glucan ―
-------------------------------------------------------------------------
芝上基成((独)産業技術総合研究所 バイオメディカル研究部門 上級主任研究員)
林 雅弘(宮崎大学 農学部 海洋生物環境学科 准教授)
微細藻類の一種であるミドリムシがその細胞内に産生する多糖(パラミロン)を主原料とする
熱可塑性プラスチックを調製することに成功した。今回確立した合成戦略は,約70%と高い
ミドリムシ成分率のプラスチック(ミドリムシプラスチック)が得られる点が大きなメリットで
ある。また得られたミドリムシプラスチックは耐熱性や熱可塑性に優れていることが分かった。
【目次】
1.はじめに
2.ミドリムシの培養
3.パラミロンの選択
4.ミドリムシプラスチック原料の合成
5.ミドリムシプラスチックの熱物性
6.ミドリムシプラスチックの機械物性
7.今後の予定
-------------------------------------------------------------------------
樹脂流動制御法によるバイオプラスチックの物性改善
The Modifi cation for Mechanical Properties Bio Plastic by Resin Flow Control Molding
-------------------------------------------------------------------------
森 直樹(九州工業大学 情報工学部 客員教授)
バイオプラスチックを幅広い用途へ適用するには,耐熱性,成形性,耐衝撃性,耐久性,
難燃性などの特性を大幅に改善することが課題である。比較的低コストで単純な金型の改
良により,プラスチック成形品の性能を向上させる方策として,金型キャビティ壁面を可
動式とすることで樹脂流動における分子や繊維を積極的に配向させる流動制御成形法を提
案する。
【目次】
1.はじめに
1.1 研究目的と手法
2.植物由来のプラスチック
2.1 PLA の特性
2.2 PLA の特性改善技術
3.樹脂の流動制御技術
3.1 過去の研究における流動制御成形品の物性変化
3.2 樹脂流動制御成形法のPLA への適用および物性調査
3.3 実験装置
3.4 実験方法および条件
3.5 実験結果
3.6 アニール処理法と比較
4.考 察
4.1 回転コア回転数の依存性
4.2 回転コア駆動パターンの依存性
4.3 アニール処理法と比較
5.総 括
-------------------------------------------------------------------------
バイオマスプラスチックのバイオマス炭素含有率の測定法およびモノマー製造コスト評価
Determination Methods of Biobased Content for Biomass‒based Plastics and
Evaluation of Production Cost of their Monomers
-------------------------------------------------------------------------
国岡正雄((独)産業技術総合研究所 環境化学技術研究部門 高分子化学グループ
グループ長)
バイオマス製品を識別するためのマーク認証制度の紹介,バイオマス製品に含まれるバ
イオマス炭素の放射性炭素14 濃度測定による数種類の指標による含有率の計算法,その
国際標準規格化の状況を解説する。また,バイオマス原料としてフルフラールから,ステ
ップ毎の反応条件を詳細に検討することにより,バイオマスモノマーである1,4‒ブタン
ジオールとコハク酸の製造コストを計算した例について紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.バイオマス製品マーク識別表示制度
3.バイオマス炭素の特徴,バイオマス炭素含有率の測定法
4.フルフラールからのバイオマス由来モノマー,バイオマスプラスチックの生産
5.C4 モノマーの製造コスト評価
6.バイオマス含有率のISO 国際標準規格化
7.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
環境調和型高吸水性樹脂の創製
Development of Eco‒friendly Superabsorbent Hydrogels
-------------------------------------------------------------------------
吉村利夫(福岡女子大学 国際文理学部 環境科学科 教授)
現行の高吸水性樹脂は石油を原料としており,使用後は水分を大量に含有しているにも
かかわらず,主に焼却処理されているのが実情である。天然物を原料とし,生分解性を有
する高吸水性樹脂が実現できれば,環境負荷を大幅に低減できると期待される。本稿では
その開発状況について,セルロースなどの多糖類を原料とした場合を中心に概説する。
【目次】
1.はじめに
2.環境調和型高吸水性樹脂の意義
3.環境調和型高吸水性樹脂の分子設計
4.セルロース系高吸水性樹脂
4.1 セルロースエーテル系
4.2 セルロースエステル系
4.3 その他のセルロース系高吸水性樹脂
5.キチン系高吸水性樹脂
6.デンプン系高吸水性樹脂
7.その他の多糖類系高吸水性樹脂
8.ポリアミノ酸系高吸水性樹脂
9.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ポリ乳酸射出成形による自動車内装用モジュール部品の新規開発
Development of Hybrid Materials Based on Plant‒derived Polylactic Acid
and Natural Rubber for Vehicles Inner Parts
-------------------------------------------------------------------------
白石浩平(近畿大学 大学院 システム工学研究科 システム工学専攻 工学部
化学生命工学科;次世代基盤技術研究所 教授)
相良宗作(近畿大学 大学院 システム工学研究科 システム工学専攻)
矢野 徹(西川ゴム工業㈱ 技術本部 技術開発部 課長)
川口敬子(西川ゴム工業㈱ 技術本部 技術開発部 研究員)
橋本邦彦(西川ゴム工業㈱ 管理本部 総合企画部 次長)
ポリ(L‒乳酸)(PLA)を射出成形法により自動車内装部品などの応用を目的とした,産
業部品への改質に取り組んでいる。①耐熱性改善に必要な結晶化促進剤,②耐衝撃性改
善に必要な柔軟性素材の添加,③互いに非相溶な柔軟性素材とPLA を溶解する相溶化剤
あるいは界面結合性素材,④ PLA 寿命を制御しうる加水分解抑制剤の選択・配合を段階
的に検討する中,実用化可能な物性を与える素材を得たので紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.結晶化促進剤による耐熱性の改善
3.軟質化剤と相溶化剤による耐衝撃性の改善
4.耐加水分解性の改善
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
医療用途を目指した温度応答型生分解性スマートポリマーの設計
Design of Temperature‒responsive Biodegradable Polymer for Medical Use
-------------------------------------------------------------------------
大矢裕一(関西大学 化学生命工学部 化学・物質工学科 教授)
脂肪族ポリエステル類と他のモノマー・ポリマーなどとを複合化した新規な生分解性ポ
リマーを設計・合成し,それらを医療への応用を意図した生分解性バイオマテリアルとし
て応用する試みを行ってきた。本稿では,特に温度に応答する生分解性スマートポリマー
の例として,LCST 型温度応答性を示すポリマー,ゾル―ゲル転移を示すポリマー,形状
記憶能を発現するポリマーに関する研究を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.下限臨界溶解温度(LCST)型生分解性ポリマー
3.温度応答型生分解性インジェクタブルポリマー
3.1 インジェクタブルポリマーとその用途
3.2 生分解性温度応答性インジェクタブルポリマーの開発
3.3 分子構造制御による力学的強度向上
4.形状記憶ポリマー
4.1 生分解性形状記憶ポリマー
4.2 分岐構造の導入による形状記憶ポリマーの温度応答性制御
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
シェールガス掘削用途で注目されるポリグリコール酸樹脂
Applications of Polyglycolic Acid in Shale Gas Development
-------------------------------------------------------------------------
髙橋健夫(㈱クレハ PGA 部 主任)
大倉正之(㈱クレハ PGA 部 主任)
シェールガス市場は成長著しくかつ有望な分野である。シェールガス開発に欠かせない
水圧破砕法を推進する上で,環境問題に対応した製品の適応が進んでいる。優れた分解性
能とプラスチック材料中最高レベルの強度を併せ持つKuredux® は,シェールガス掘削の
分野で様々な用途に応用できる可能性を持つ。
【目次】
1.ポリグリコール酸(PGA)とは
2.シェールガスとは
3.シェールガスで注目される生分解性樹脂
4.シェールガス掘削分野でのKuredux® の適用
4.1 背景
4.2 PGA のLCM としての性能
4.3 その他のシェールガス掘削用途
5.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
Material Report -R&D-
-------------------------------------------------------------------------
人工DNA 含有インキを用いたセキュリティー用途向け印刷技術の開発
Security Printing Technology using Artificial DNA Ink
-------------------------------------------------------------------------
青山祐子(大日本印刷㈱ 情報ソリューション事業部 第二製造本部
ソリューション開発センター 1G)
前川博一(大日本印刷㈱ 情報ソリューション事業部 第二製造本部
ソリューション開発センター 1G リーダー)
偽造団による身分証明書や有価証券等の偽造が相次いでおり,新規セキュリティー技術
の開発が望まれている。中でもDNA は塩基配列を自由に設計できることからいわゆるデ
ジタルな情報材料として,塩基配列情報を物品認証や偽造防止技術へ利用する例が近年数
多く見受けられる。本稿では,改ざんが極めて困難である人工塩基を組み込んだDNA に
着目し,セキュリティー用途向けのオフセット印刷技術の開発を行った。
【目次】
1.はじめに
2.セキュリティー技術
2.1 Overt(オバート)機能
2.2 Covert(コバート)機能
2.3 Forensic(フォレンジック)機能
3.DNA
3.1 セキュリティー技術への応用
3.2 特 徴
3.3 課 題
3.4 人工DNA
4.インキ開発
4.1 印刷方式
4.2 オフセット印刷用のインキ化
4.3 印刷物の評価
4.4 真贋判定方法
5.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
機能材料マーケットデータ
-------------------------------------------------------------------------
海外のバイオプラスチック実用化動向― EU での情報交換を経て―
The Movement in Industrialization of Bioplastics in Foreign Countries
― Through the Experience in Feasibility Study in EU ―
-------------------------------------------------------------------------
中嶋 元(京都工芸繊維大学(2013 年9 月よりAvantium Technologies B.V に所属予定))
【目次】
1.はじめに
2.バイオプラスチック市場の推移予測
3.バイオベースビルディングブロック(BBB)の工業生産
4.コハク酸(SA),乳酸(LA)
5.セルロースベースのプラットフォーム形成
6.バイオプラスチック普及に向けたユニークな取り組み(シアトル・マリナーズの例)
7.最後に
-------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------
キシランおよびグルコマンナンのプラスチック材料化と応用
Synthesis and Properties of Xylan and Glucomannan Ester Derivatives
-------------------------------------------------------------------------
岩田忠久(東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 高分子材料学研究室 教授)
バイオマスの中でもプラスチック原料としてこれまで利用されてこなかったキシランや
グルコマンナンを用いて,エステル化により新規なプラスチック材料の創成を試みた。そ
の結果,これらのエステル誘導体は熱的安定性に優れ,置換基の種類や量により様々な物
性を発現できると共に,ポリ乳酸に対し,非常に優れた結晶核剤効果を有していることも
わかった。
【目次】
1.はじめに
2.キシランエステル誘導体の合成とその性質
3.キシランエステルのポリ乳酸に対する結晶核剤効果
4.クリックケミストリーを用いたキシラン―ポリ乳酸グラフトコポリマーの合成
5.グルコマンナントリエステルの合成と性質
6.置換度の異なるグルコマンナンエステルの合成と性質
7.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ミドリムシプラスチックの開発
Euglena Plastics
― Development of Thermoplastics made from euglenoid β‒1,3‒glucan ―
-------------------------------------------------------------------------
芝上基成((独)産業技術総合研究所 バイオメディカル研究部門 上級主任研究員)
林 雅弘(宮崎大学 農学部 海洋生物環境学科 准教授)
微細藻類の一種であるミドリムシがその細胞内に産生する多糖(パラミロン)を主原料とする
熱可塑性プラスチックを調製することに成功した。今回確立した合成戦略は,約70%と高い
ミドリムシ成分率のプラスチック(ミドリムシプラスチック)が得られる点が大きなメリットで
ある。また得られたミドリムシプラスチックは耐熱性や熱可塑性に優れていることが分かった。
【目次】
1.はじめに
2.ミドリムシの培養
3.パラミロンの選択
4.ミドリムシプラスチック原料の合成
5.ミドリムシプラスチックの熱物性
6.ミドリムシプラスチックの機械物性
7.今後の予定
-------------------------------------------------------------------------
樹脂流動制御法によるバイオプラスチックの物性改善
The Modifi cation for Mechanical Properties Bio Plastic by Resin Flow Control Molding
-------------------------------------------------------------------------
森 直樹(九州工業大学 情報工学部 客員教授)
バイオプラスチックを幅広い用途へ適用するには,耐熱性,成形性,耐衝撃性,耐久性,
難燃性などの特性を大幅に改善することが課題である。比較的低コストで単純な金型の改
良により,プラスチック成形品の性能を向上させる方策として,金型キャビティ壁面を可
動式とすることで樹脂流動における分子や繊維を積極的に配向させる流動制御成形法を提
案する。
【目次】
1.はじめに
1.1 研究目的と手法
2.植物由来のプラスチック
2.1 PLA の特性
2.2 PLA の特性改善技術
3.樹脂の流動制御技術
3.1 過去の研究における流動制御成形品の物性変化
3.2 樹脂流動制御成形法のPLA への適用および物性調査
3.3 実験装置
3.4 実験方法および条件
3.5 実験結果
3.6 アニール処理法と比較
4.考 察
4.1 回転コア回転数の依存性
4.2 回転コア駆動パターンの依存性
4.3 アニール処理法と比較
5.総 括
-------------------------------------------------------------------------
バイオマスプラスチックのバイオマス炭素含有率の測定法およびモノマー製造コスト評価
Determination Methods of Biobased Content for Biomass‒based Plastics and
Evaluation of Production Cost of their Monomers
-------------------------------------------------------------------------
国岡正雄((独)産業技術総合研究所 環境化学技術研究部門 高分子化学グループ
グループ長)
バイオマス製品を識別するためのマーク認証制度の紹介,バイオマス製品に含まれるバ
イオマス炭素の放射性炭素14 濃度測定による数種類の指標による含有率の計算法,その
国際標準規格化の状況を解説する。また,バイオマス原料としてフルフラールから,ステ
ップ毎の反応条件を詳細に検討することにより,バイオマスモノマーである1,4‒ブタン
ジオールとコハク酸の製造コストを計算した例について紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.バイオマス製品マーク識別表示制度
3.バイオマス炭素の特徴,バイオマス炭素含有率の測定法
4.フルフラールからのバイオマス由来モノマー,バイオマスプラスチックの生産
5.C4 モノマーの製造コスト評価
6.バイオマス含有率のISO 国際標準規格化
7.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
環境調和型高吸水性樹脂の創製
Development of Eco‒friendly Superabsorbent Hydrogels
-------------------------------------------------------------------------
吉村利夫(福岡女子大学 国際文理学部 環境科学科 教授)
現行の高吸水性樹脂は石油を原料としており,使用後は水分を大量に含有しているにも
かかわらず,主に焼却処理されているのが実情である。天然物を原料とし,生分解性を有
する高吸水性樹脂が実現できれば,環境負荷を大幅に低減できると期待される。本稿では
その開発状況について,セルロースなどの多糖類を原料とした場合を中心に概説する。
【目次】
1.はじめに
2.環境調和型高吸水性樹脂の意義
3.環境調和型高吸水性樹脂の分子設計
4.セルロース系高吸水性樹脂
4.1 セルロースエーテル系
4.2 セルロースエステル系
4.3 その他のセルロース系高吸水性樹脂
5.キチン系高吸水性樹脂
6.デンプン系高吸水性樹脂
7.その他の多糖類系高吸水性樹脂
8.ポリアミノ酸系高吸水性樹脂
9.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ポリ乳酸射出成形による自動車内装用モジュール部品の新規開発
Development of Hybrid Materials Based on Plant‒derived Polylactic Acid
and Natural Rubber for Vehicles Inner Parts
-------------------------------------------------------------------------
白石浩平(近畿大学 大学院 システム工学研究科 システム工学専攻 工学部
化学生命工学科;次世代基盤技術研究所 教授)
相良宗作(近畿大学 大学院 システム工学研究科 システム工学専攻)
矢野 徹(西川ゴム工業㈱ 技術本部 技術開発部 課長)
川口敬子(西川ゴム工業㈱ 技術本部 技術開発部 研究員)
橋本邦彦(西川ゴム工業㈱ 管理本部 総合企画部 次長)
ポリ(L‒乳酸)(PLA)を射出成形法により自動車内装部品などの応用を目的とした,産
業部品への改質に取り組んでいる。①耐熱性改善に必要な結晶化促進剤,②耐衝撃性改
善に必要な柔軟性素材の添加,③互いに非相溶な柔軟性素材とPLA を溶解する相溶化剤
あるいは界面結合性素材,④ PLA 寿命を制御しうる加水分解抑制剤の選択・配合を段階
的に検討する中,実用化可能な物性を与える素材を得たので紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.結晶化促進剤による耐熱性の改善
3.軟質化剤と相溶化剤による耐衝撃性の改善
4.耐加水分解性の改善
5.おわりに
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医療用途を目指した温度応答型生分解性スマートポリマーの設計
Design of Temperature‒responsive Biodegradable Polymer for Medical Use
-------------------------------------------------------------------------
大矢裕一(関西大学 化学生命工学部 化学・物質工学科 教授)
脂肪族ポリエステル類と他のモノマー・ポリマーなどとを複合化した新規な生分解性ポ
リマーを設計・合成し,それらを医療への応用を意図した生分解性バイオマテリアルとし
て応用する試みを行ってきた。本稿では,特に温度に応答する生分解性スマートポリマー
の例として,LCST 型温度応答性を示すポリマー,ゾル―ゲル転移を示すポリマー,形状
記憶能を発現するポリマーに関する研究を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.下限臨界溶解温度(LCST)型生分解性ポリマー
3.温度応答型生分解性インジェクタブルポリマー
3.1 インジェクタブルポリマーとその用途
3.2 生分解性温度応答性インジェクタブルポリマーの開発
3.3 分子構造制御による力学的強度向上
4.形状記憶ポリマー
4.1 生分解性形状記憶ポリマー
4.2 分岐構造の導入による形状記憶ポリマーの温度応答性制御
5.おわりに
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シェールガス掘削用途で注目されるポリグリコール酸樹脂
Applications of Polyglycolic Acid in Shale Gas Development
-------------------------------------------------------------------------
髙橋健夫(㈱クレハ PGA 部 主任)
大倉正之(㈱クレハ PGA 部 主任)
シェールガス市場は成長著しくかつ有望な分野である。シェールガス開発に欠かせない
水圧破砕法を推進する上で,環境問題に対応した製品の適応が進んでいる。優れた分解性
能とプラスチック材料中最高レベルの強度を併せ持つKuredux® は,シェールガス掘削の
分野で様々な用途に応用できる可能性を持つ。
【目次】
1.ポリグリコール酸(PGA)とは
2.シェールガスとは
3.シェールガスで注目される生分解性樹脂
4.シェールガス掘削分野でのKuredux® の適用
4.1 背景
4.2 PGA のLCM としての性能
4.3 その他のシェールガス掘削用途
5.まとめ
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Material Report -R&D-
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人工DNA 含有インキを用いたセキュリティー用途向け印刷技術の開発
Security Printing Technology using Artificial DNA Ink
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青山祐子(大日本印刷㈱ 情報ソリューション事業部 第二製造本部
ソリューション開発センター 1G)
前川博一(大日本印刷㈱ 情報ソリューション事業部 第二製造本部
ソリューション開発センター 1G リーダー)
偽造団による身分証明書や有価証券等の偽造が相次いでおり,新規セキュリティー技術
の開発が望まれている。中でもDNA は塩基配列を自由に設計できることからいわゆるデ
ジタルな情報材料として,塩基配列情報を物品認証や偽造防止技術へ利用する例が近年数
多く見受けられる。本稿では,改ざんが極めて困難である人工塩基を組み込んだDNA に
着目し,セキュリティー用途向けのオフセット印刷技術の開発を行った。
【目次】
1.はじめに
2.セキュリティー技術
2.1 Overt(オバート)機能
2.2 Covert(コバート)機能
2.3 Forensic(フォレンジック)機能
3.DNA
3.1 セキュリティー技術への応用
3.2 特 徴
3.3 課 題
3.4 人工DNA
4.インキ開発
4.1 印刷方式
4.2 オフセット印刷用のインキ化
4.3 印刷物の評価
4.4 真贋判定方法
5.まとめ
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機能材料マーケットデータ
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海外のバイオプラスチック実用化動向― EU での情報交換を経て―
The Movement in Industrialization of Bioplastics in Foreign Countries
― Through the Experience in Feasibility Study in EU ―
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中嶋 元(京都工芸繊維大学(2013 年9 月よりAvantium Technologies B.V に所属予定))
【目次】
1.はじめに
2.バイオプラスチック市場の推移予測
3.バイオベースビルディングブロック(BBB)の工業生産
4.コハク酸(SA),乳酸(LA)
5.セルロースベースのプラットフォーム形成
6.バイオプラスチック普及に向けたユニークな取り組み(シアトル・マリナーズの例)
7.最後に
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4,400円
―
【特集】伝熱工学が導く熱利用・熱マネジメント技術最前線
Leading-edge Techniques in Utilization and Management of Heat Conducted
by Heat Transfer Engineering
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
Introduction
-------------------------------------------------------------------------
門出政則((公社)日本伝熱学会 第51 期会長
佐賀大学 海洋エネルギー研究センター 教授)
宇高義郎((公社)日本伝熱学会 特定推進研究企画委員会 委員長
横浜国立大学 大学院 工学研究院 教授)
-------------------------------------------------------------------------
排熱有効利用に寄与する化学蓄熱技術
Contributions of Thermochemical Energy Storage Technologies to Waste Heat Utilization
-------------------------------------------------------------------------
加藤之貴(東京工業大学 原子炉工学研究所 准教授)
日本の省エネルギーにおいて排熱の回収,有効利用技術は重要であり,とくに200 ～
400℃域の中温熱の有効利用が量的にも効果があることを指摘し,その利用への化学蓄熱
の寄与性を示した。化学蓄熱は従来の蓄熱,熱利用技術にない広い操作温度域,長時間熱
貯蔵性などを持ち,排熱回収に柔軟に対応できる可能性がある点で有用である。無機反応
系化学蓄熱に可能性があり,反応材料開発には種々の複合技術の導入により,より広範な
熱回収分野に応用が期待できる。また,化学蓄熱装置の実用化においては材料と熱交換器
のパッケージ化が必要であり,包括的な熱交換性能向上が重要である。このための高伝熱
性化学蓄熱材料の開発事例を示した。
【目次】
1.緒言
2.蓄熱ハイブリッド型熱プロセスの提案
3.化学蓄熱の原理と構成
4.化学蓄熱むけの反応系の探索
5.化学蓄熱材料の開発事例
5.1 反応温度の広域化
5.2 繰り返し反応耐久性の向上
5.3 高伝熱性化
6.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
エクセルギー損失削減に貢献する伝熱促進技術
Heat Transfer Enhancement for Exergy Loss Reduction
-------------------------------------------------------------------------
鹿園直毅(東京大学 生産技術研究所 エネルギー工学連携研究センター 教授)
膨大なエクセルギー損失を削減するためには,様々なプロセスに存在する温度差を低減
する必要があるが,コストとのトレードオフという大きな障壁がある。その解決のための
有効な手段の一つが伝熱促進である。特に,熱伝導率の低い気相の伝熱促進が重要であり,
本稿では,壁面凹凸形状による単相伝熱促進手法について紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.温度差とコストのトレードオフ
3.単相伝熱促進技術
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
相変化伝熱流動の技術的諸課題を考える
On Technological Issues of Phase Change Heat Transfer
-------------------------------------------------------------------------
小澤 守(関西大学 社会安全学部 教授)
相変化伝熱流動現象はエネルギー機器にとっては基幹技術であり,また材料創成や空調
にとってもその品質を確保するうえで極めて重要な技術である。しかし相変化伝熱流動が
単独で技術として存在するのではなく,必ず周囲に関連システムがあり,さまざまな要因
との摺合せの中で存在するものである。将来の展開を考えるうえで,個別要素研究の重要
性は紛れもないが,同時にシステムとして組み上げる際の問題や商品としての価値につい
ても俯瞰したうえでの研究が望まれる。
【目次】
1.はじめに
2.相変化(沸騰)伝熱技術の位置付け
3.沸騰伝熱研究の経緯
4.沸騰二相流の特徴
5.沸騰二相流研究開発の各段階と課題
6.個別要素・基礎的研究段階における問題
7.組合せ・システム化段階の課題
8.商品化段階の課題
9.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
熱ふく射の放射波長制御とエネルギー変換─周期的微細構造によるメタマテリアル創成の可能性─
Energy Conversion through Spectral Controlled Far-fi eld and Near-fi eld Radiations
─Approach to Meta-materials by Periodical Nanostructured Surfaces─
-------------------------------------------------------------------------
花村克悟(東京工業大学 大学院 理工学研究科 機械制御システム専攻 教授)
ふく射の放射(emission of radiation)にかかわる波長制御は,新たなエネルギー変換
手法につながる可能性がある。ここでは,プランクの法則に従う伝播成分に加え,これに
従わない近接場成分についても,周期的な表面微細構造を施すことにより,ある程度自由
にふく射性質(メタマテリアル)を創成できることについて概説する。
【目次】
1.はじめに
2.周期的マイクロキャビティによるふく射の放射波長制御
3.グレーティング構造によるふく射の指向性放射
4.薄膜系によるふく射の指向性放射
5.ピラーアレイ構造による近接場光の波長制御エネルギー輸送
6.エネルギー変換への応用
7.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
次世代大フラックス電池に求められる輸送現象の解明と制御
Understanding and Control of Transport Phenomena in Fuel Cells and Batteries
under Large Flux Operation
-------------------------------------------------------------------------
津島将司(東京工業大学 大学院 理工学研究科 機械制御システム専攻 准教授)
平井秀一郎(東京工業大学 大学院 理工学研究科 機械制御システム専攻 教授)
本稿では,次世代大フラックス電池において,輸送現象の解明と制御が重要であること
を示し,固体高分子形燃料電池とリチウムイオン二次電池における低エネルギーX 線を
用いたin situ(その場)可視化による輸送現象の解明、ならびにフロー電池の流動制御
による高性能化について述べる。
【目次】
1.はじめに
2.固体高分子形燃料電池
2.1 固体高分子形燃料電池における輸送現象
2.2 固体高分子形燃料電池の軟X 線in situ 可視化
2.3 固体高分子形燃料電池における輸送現象の制御と促進に向けて
3.リチウムイオン二次電池
3.1 リチウムイオン二次電池における輸送現象
3.2 リチウムイオン電池の低エネルギーin situ可視化
4.バナジウムレドックスフロー電池
4.1 バナジウムレドックスフロー電池における輸送現象
4.2 櫛刃構造流路によるバナジウムレドックスフロー電池の性能向上
5.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
次世代自動車に期待される伝熱工学
Heat and Mass Transfer Research for Next Generation Automobile
-------------------------------------------------------------------------
飯山明裕(日産自動車㈱ 総合研究所 EV システム研究所 エキスパートリーダ)
ハイブリッド自動車(HEV),電気自動車(BEV)や燃料電池自動車(FCEV)などの
次世代自動車は,電動化がすすみ,車載する限られたエネルギーを効率よく利用するクル
マである。本稿では,次世代自動車において,熱と物質の移動現象を扱う伝熱工学に期待
される課題について概観し,特に今後実用化が期待される燃料電池自動車における課題に
ついて述べる。
【目次】
1.はじめに
2.次世代自動車の伝熱工学に関する課題
3.燃料電池スタックの低コスト化
3.1 現状の到達レベル
4.伝熱工学に期待するブレークスルー
4.1 GDL の物質輸送の課題と現状
4.1.1 基材
4.1.2 マイクロポーラス層(MPL)
4.2 触媒層
4.3 触媒近傍の物質輸送課題
5.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
Material Report -R&D-
-------------------------------------------------------------------------
機能紙「トッパンFS シリーズ」の開発
Development of Functional Paper “TOPPAN FS Series”
-------------------------------------------------------------------------
溝渕 隆(凸版印刷㈱ マテリアルソリューション事業本部 事業戦略本部
新市場開発部 新商品開発チーム 課長)
三木祐二(凸版印刷㈱ マテリアルソリューション事業本部 事業戦略本部
新市場開発部 新商品開発チーム)
凸版印刷では,機能性材料をパルプに高担持させた機能紙「トッパンFS シリーズ」の
開発を行っている。機能性粉材料をパルプに高担持させることで,紙の特性と機能性材料
の特性とを併せ持つ新しい材料を生み出すことができる。「トッパンFS シリーズ」は多
様なラインナップを持つが,本稿ではタングステン機能紙,ゼオライト機能紙について紹
介する。
【目次】
1.タングステン機能紙
1.1 概要
1.2 タングステン機能紙の特長
1.3 タングステン機能紙の基本物性
1.4 タングステン機能紙の放射線遮蔽性能
1.5 タングステン機能紙の活用例
1.6 今後の展開
2.ゼオライト機能紙
2.1 概要と特長
2.2 FS-ZEO シリーズの基本物性
2.3 吸着性能評価
2.3.1 セシウム(安定同位体)イオンに対する吸着試験
2.3.2 汚染土水に対する吸着試験
2.4 除染対策への活用事例
-------------------------------------------------------------------------
幅広い温度域で柔軟性をもつ多孔性材料・マシュマロゲルの合成と分離媒体への応用
Synthesis of Marshmallow-like Gels with Wide-temperature Flexibility
and their Applications to Separation Media
-------------------------------------------------------------------------
早瀬 元(京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻)
金森主祥(京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 助教)
中西和樹(京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 准教授)
幅広い温度域において柔軟性と超撥水性を示す,シリコーン(有機ポリシロキサン)組
成のマクロ多孔性ゲルを開発し,マシュマロゲルと名付けた。マシュマロゲルは,一般的
なゾル―ゲル法において用いられる2 種類のアルコキシシランを大気雰囲気下,ワンポッ
トで反応させる簡便な手法によって得られ,超撥水性を活かした水―油の高効率分離媒体
としても有用である。本稿では,マシュマロゲルの基本的な物性と応用展開の可能性につ
いて簡潔に紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.研究のきっかけ
3.マシュマロゲルの合成
4.超撥水性・油―水分離媒体としての応用
5.広い温度域での柔軟性
6.表面機能の拡張性
7.今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
機能材料マーケットデータ
-------------------------------------------------------------------------
レアアース関連の動向
The Trend about a Rare Earth
-------------------------------------------------------------------------
【目次】
1.需給動向
2.業界動向
2.1 供給先確保
2.2 リサイクル関連
2.3 使用量低減・代替材料関連
Leading-edge Techniques in Utilization and Management of Heat Conducted
by Heat Transfer Engineering
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特集にあたって
Introduction
-------------------------------------------------------------------------
門出政則((公社)日本伝熱学会 第51 期会長
佐賀大学 海洋エネルギー研究センター 教授)
宇高義郎((公社)日本伝熱学会 特定推進研究企画委員会 委員長
横浜国立大学 大学院 工学研究院 教授)
-------------------------------------------------------------------------
排熱有効利用に寄与する化学蓄熱技術
Contributions of Thermochemical Energy Storage Technologies to Waste Heat Utilization
-------------------------------------------------------------------------
加藤之貴(東京工業大学 原子炉工学研究所 准教授)
日本の省エネルギーにおいて排熱の回収,有効利用技術は重要であり,とくに200 ～
400℃域の中温熱の有効利用が量的にも効果があることを指摘し,その利用への化学蓄熱
の寄与性を示した。化学蓄熱は従来の蓄熱,熱利用技術にない広い操作温度域,長時間熱
貯蔵性などを持ち,排熱回収に柔軟に対応できる可能性がある点で有用である。無機反応
系化学蓄熱に可能性があり,反応材料開発には種々の複合技術の導入により,より広範な
熱回収分野に応用が期待できる。また,化学蓄熱装置の実用化においては材料と熱交換器
のパッケージ化が必要であり,包括的な熱交換性能向上が重要である。このための高伝熱
性化学蓄熱材料の開発事例を示した。
【目次】
1.緒言
2.蓄熱ハイブリッド型熱プロセスの提案
3.化学蓄熱の原理と構成
4.化学蓄熱むけの反応系の探索
5.化学蓄熱材料の開発事例
5.1 反応温度の広域化
5.2 繰り返し反応耐久性の向上
5.3 高伝熱性化
6.まとめ
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エクセルギー損失削減に貢献する伝熱促進技術
Heat Transfer Enhancement for Exergy Loss Reduction
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鹿園直毅(東京大学 生産技術研究所 エネルギー工学連携研究センター 教授)
膨大なエクセルギー損失を削減するためには,様々なプロセスに存在する温度差を低減
する必要があるが,コストとのトレードオフという大きな障壁がある。その解決のための
有効な手段の一つが伝熱促進である。特に,熱伝導率の低い気相の伝熱促進が重要であり,
本稿では,壁面凹凸形状による単相伝熱促進手法について紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.温度差とコストのトレードオフ
3.単相伝熱促進技術
4.おわりに
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相変化伝熱流動の技術的諸課題を考える
On Technological Issues of Phase Change Heat Transfer
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小澤 守(関西大学 社会安全学部 教授)
相変化伝熱流動現象はエネルギー機器にとっては基幹技術であり,また材料創成や空調
にとってもその品質を確保するうえで極めて重要な技術である。しかし相変化伝熱流動が
単独で技術として存在するのではなく,必ず周囲に関連システムがあり,さまざまな要因
との摺合せの中で存在するものである。将来の展開を考えるうえで,個別要素研究の重要
性は紛れもないが,同時にシステムとして組み上げる際の問題や商品としての価値につい
ても俯瞰したうえでの研究が望まれる。
【目次】
1.はじめに
2.相変化(沸騰)伝熱技術の位置付け
3.沸騰伝熱研究の経緯
4.沸騰二相流の特徴
5.沸騰二相流研究開発の各段階と課題
6.個別要素・基礎的研究段階における問題
7.組合せ・システム化段階の課題
8.商品化段階の課題
9.おわりに
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熱ふく射の放射波長制御とエネルギー変換─周期的微細構造によるメタマテリアル創成の可能性─
Energy Conversion through Spectral Controlled Far-fi eld and Near-fi eld Radiations
─Approach to Meta-materials by Periodical Nanostructured Surfaces─
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花村克悟(東京工業大学 大学院 理工学研究科 機械制御システム専攻 教授)
ふく射の放射(emission of radiation)にかかわる波長制御は,新たなエネルギー変換
手法につながる可能性がある。ここでは,プランクの法則に従う伝播成分に加え,これに
従わない近接場成分についても,周期的な表面微細構造を施すことにより,ある程度自由
にふく射性質(メタマテリアル)を創成できることについて概説する。
【目次】
1.はじめに
2.周期的マイクロキャビティによるふく射の放射波長制御
3.グレーティング構造によるふく射の指向性放射
4.薄膜系によるふく射の指向性放射
5.ピラーアレイ構造による近接場光の波長制御エネルギー輸送
6.エネルギー変換への応用
7.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
次世代大フラックス電池に求められる輸送現象の解明と制御
Understanding and Control of Transport Phenomena in Fuel Cells and Batteries
under Large Flux Operation
-------------------------------------------------------------------------
津島将司(東京工業大学 大学院 理工学研究科 機械制御システム専攻 准教授)
平井秀一郎(東京工業大学 大学院 理工学研究科 機械制御システム専攻 教授)
本稿では,次世代大フラックス電池において,輸送現象の解明と制御が重要であること
を示し,固体高分子形燃料電池とリチウムイオン二次電池における低エネルギーX 線を
用いたin situ(その場)可視化による輸送現象の解明、ならびにフロー電池の流動制御
による高性能化について述べる。
【目次】
1.はじめに
2.固体高分子形燃料電池
2.1 固体高分子形燃料電池における輸送現象
2.2 固体高分子形燃料電池の軟X 線in situ 可視化
2.3 固体高分子形燃料電池における輸送現象の制御と促進に向けて
3.リチウムイオン二次電池
3.1 リチウムイオン二次電池における輸送現象
3.2 リチウムイオン電池の低エネルギーin situ可視化
4.バナジウムレドックスフロー電池
4.1 バナジウムレドックスフロー電池における輸送現象
4.2 櫛刃構造流路によるバナジウムレドックスフロー電池の性能向上
5.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
次世代自動車に期待される伝熱工学
Heat and Mass Transfer Research for Next Generation Automobile
-------------------------------------------------------------------------
飯山明裕(日産自動車㈱ 総合研究所 EV システム研究所 エキスパートリーダ)
ハイブリッド自動車(HEV),電気自動車(BEV)や燃料電池自動車(FCEV)などの
次世代自動車は,電動化がすすみ,車載する限られたエネルギーを効率よく利用するクル
マである。本稿では,次世代自動車において,熱と物質の移動現象を扱う伝熱工学に期待
される課題について概観し,特に今後実用化が期待される燃料電池自動車における課題に
ついて述べる。
【目次】
1.はじめに
2.次世代自動車の伝熱工学に関する課題
3.燃料電池スタックの低コスト化
3.1 現状の到達レベル
4.伝熱工学に期待するブレークスルー
4.1 GDL の物質輸送の課題と現状
4.1.1 基材
4.1.2 マイクロポーラス層(MPL)
4.2 触媒層
4.3 触媒近傍の物質輸送課題
5.まとめ
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Material Report -R&D-
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機能紙「トッパンFS シリーズ」の開発
Development of Functional Paper “TOPPAN FS Series”
-------------------------------------------------------------------------
溝渕 隆(凸版印刷㈱ マテリアルソリューション事業本部 事業戦略本部
新市場開発部 新商品開発チーム 課長)
三木祐二(凸版印刷㈱ マテリアルソリューション事業本部 事業戦略本部
新市場開発部 新商品開発チーム)
凸版印刷では,機能性材料をパルプに高担持させた機能紙「トッパンFS シリーズ」の
開発を行っている。機能性粉材料をパルプに高担持させることで,紙の特性と機能性材料
の特性とを併せ持つ新しい材料を生み出すことができる。「トッパンFS シリーズ」は多
様なラインナップを持つが,本稿ではタングステン機能紙,ゼオライト機能紙について紹
介する。
【目次】
1.タングステン機能紙
1.1 概要
1.2 タングステン機能紙の特長
1.3 タングステン機能紙の基本物性
1.4 タングステン機能紙の放射線遮蔽性能
1.5 タングステン機能紙の活用例
1.6 今後の展開
2.ゼオライト機能紙
2.1 概要と特長
2.2 FS-ZEO シリーズの基本物性
2.3 吸着性能評価
2.3.1 セシウム(安定同位体)イオンに対する吸着試験
2.3.2 汚染土水に対する吸着試験
2.4 除染対策への活用事例
-------------------------------------------------------------------------
幅広い温度域で柔軟性をもつ多孔性材料・マシュマロゲルの合成と分離媒体への応用
Synthesis of Marshmallow-like Gels with Wide-temperature Flexibility
and their Applications to Separation Media
-------------------------------------------------------------------------
早瀬 元(京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻)
金森主祥(京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 助教)
中西和樹(京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 准教授)
幅広い温度域において柔軟性と超撥水性を示す,シリコーン(有機ポリシロキサン)組
成のマクロ多孔性ゲルを開発し,マシュマロゲルと名付けた。マシュマロゲルは,一般的
なゾル―ゲル法において用いられる2 種類のアルコキシシランを大気雰囲気下,ワンポッ
トで反応させる簡便な手法によって得られ,超撥水性を活かした水―油の高効率分離媒体
としても有用である。本稿では,マシュマロゲルの基本的な物性と応用展開の可能性につ
いて簡潔に紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.研究のきっかけ
3.マシュマロゲルの合成
4.超撥水性・油―水分離媒体としての応用
5.広い温度域での柔軟性
6.表面機能の拡張性
7.今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
機能材料マーケットデータ
-------------------------------------------------------------------------
レアアース関連の動向
The Trend about a Rare Earth
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【目次】
1.需給動向
2.業界動向
2.1 供給先確保
2.2 リサイクル関連
2.3 使用量低減・代替材料関連
4,400円
―
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【特集】白熱する次世代蓄電池の材料技術
-------------------------------------------------------------------------
全固体電池の高性能化に向けた電極活物質微粒子の合成と電極複合体の形態制御
Synthesis of Active Materials and Morphology‒control of Composite Electrodes for Development of All‒solid‒state Batteries
麻生圭吾 (大阪府立大学 大学院 工学研究科 応用化学分野)
林晃敏 (大阪府立大学 大学院 工学研究科 応用化学分野 准教授)
辰巳砂昌弘 (大阪府立大学 大学院 工学研究科 応用化学分野 教授)
無機固体電解質を用いる全固体電池は、安全性と長寿命を兼ね備えた電池としてその開発が期待されている。電解液を用いる電池とは異なり、全固体電池では電極―電解質固体界面で電気化学反応が進行する。従って、全固体電池を高性能化するためには、両者の間に良好な固体界面を構築することが重要となる。固体界面構築のアプローチとして、電極活物質の微粒子化および形態制御、そして良好な固体界面を有する電極複合体の作製が挙げられる。本稿では、筆者らの最近の研究成果について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ホットソープ法による高容量電極活物質微粒子の合成
3. 電極複合体の形態制御
4. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ガーネット型酸化物を用いた全固体電池の特性評価
Electrochemical Performance of an All‒solid‒state Lithium Ion Battery with Garnet‒type Oxide Electrolyte
太田慎吾 ((株)豊田中央研究所 先端研究センター 研究員)
ガーネット型酸化物固体電解質であるLi7La3Zr2O12 の組成・結晶構造を制御しリチウムイオン伝導率を向上させた。この固体電解質を用いて全固体モデル電池を作製し、電気化学特性を評価した。この電池は良好な電池特性と界面物性を有しており、ガーネット型酸化物は固体電解質として有望な候補材料であることがわかった。
【目次】
1. はじめに
2. ガーネット型酸化物
3. Nb 置換した Li_7 La_3 Zr_2 O_12
4. Li_6.75 La_3 Zr_1.75 Nb_0.25 O_12 を固体電解質に用いた全固体リチウムイオン電池
5. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ナトリウムイオン電池の材料開発と電池特性評価
Active Materials and the Electrochemical Properties of Sodium Ion Batteries
中根堅次 (住友化学(株) 筑波開発研究所 上席研究員)
久世智 (住友化学(株) 筑波開発研究所 主任研究員)
岡田重人 (九州大学 先導物質化学研究所 先端素子材料部門 准教授)
智原久仁子 (九州大学 先導物質化学研究所 先端素子材料部門 テクニカルスタッフ)
ナトリウムイオン電池は、供給量が豊富でしかも安価な材料により構成することができ、大型蓄電池用途での実用化が期待されている。正極材として、層状型の酸化物のほか、リン酸塩や硫化物、有機物などが、また負極材として、大きな放電容量と実用的なサイクル特性を示す炭素材料が見出されている。ラミネート型ナトリウムイオン電池を試作して初期特性と安全性を評価、同電池のポテンシャルを実証した。
【目次】
1. ナトリウムイオン二次電池の開発背景
2. ナトリウムイオン電池用正極候補
2.1 層状岩塩酸化物 NaFeO_2
2.2 層状硫化物 TiS_2
2.3 パイライト型硫化物 FeS_2
2.4 フッ素化ポリアニオン系 Na_3 V_2 (PO_4)_2 F_3
2.5 有機系ロジゾン酸2 ナトリウム Na_2 C_6 O_6
3. ナトリウムイオン電池用負極候補
3.1 Na 金属
3.2 金属系負極
3.3 炭素
4. ナトリウムイオン二次電池
4.1 コイン電池評価
4.2 ラミネート電池評価
5. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
理論計算を用いた Mg 二次電池正極材料の特性予測
Property Prediction of the Mg Secondary Battery Anode Material using Theoretical Calculation
中村馨 ((一財)電力中央研究所 材料科学研究所 構造材料領域 主任研究員)
森昌史 ((一財)電力中央研究所 材料科学研究所 上席研究員)
大沼敏治 ((一財)電力中央研究所 材料科学研究所 構造材料領域 主任研究員)
Mg 二次電池の実現にあたっては、優れたサイクル性と高電位を示す正極材料の探索が必要不可欠である。本稿では、第一原理計算を中心とした理論計算による正極材料探索について概説する。そして事例紹介として、既知の正極材料であるシェブレル相 Mo_3 S_4 と、基礎的研究段階にある Mg Co_2 O_4 スピネルを対象とした理論予測について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 理論計算による材料探索
3. 正極特性の予測
3.1 結晶の安定性
3.2 酸化・還元反応の可視化
3.3 Mg イオンの拡散
3.4 結晶構造予測と電極電位
4. 結言
-------------------------------------------------------------------------
アルミニウム二次電池の開発
Construction of Aluminum Rechargeable Batteries
知久昌信 (大阪府立大学 大学院 工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野 助教)
井上博史 (大阪府立大学 大学院 工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野 教授)
負極にアルミニウムを使用したアルミニウム二次電池は、リチウムを用いる二次電池と比較して安全で理論容量が大きいが、アルミニウム二次電池の研究はほとんど行われていない。本稿ではアルミニウム二次電池の研究動向と技術的な問題点について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. アルミニウム二次電池用電解液
2.1 アルミニウムメッキ用電解液
2.2 アルミニウム二次電池用電解液
3. アルミニウム二次電池用正極材料
4. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
ルベアン酸を正極活物質とする高エネルギー密度二次電池
A Multi‒electron Organic Battery Based on Rubeanic Acid
佐藤正春 ((株)村田製作所)
目代英久 ((株)本田技術研究所 四輪R&Dセンター)
鋤柄宜 ((株)本田技術研究所 四輪R&Dセンター 主任研究員)
千葉一美 (日本カーリット(株) 新商品開発室 副課長)
国府英司 (日本カーリット(株) R&Dセンター)
桐生俊幸 (日本カーリット(株) R&Dセンター 主任研究員)
奥村亮 ((株)村田製作所)
丸山則彦 ((株)村田製作所)
多電子が関与する酸化還元反応を示すルベアン酸を正極活物質とするハーフセルは容量密度 650Ah/kg で活物質あたりのエネルギー密度は 1550Wh/kg と、現在利用されている最先端電池であるLi イオン二次電池活物質の2.5倍に達する。ここでは、次世代の高エネルギー密度二次電池として期待されるルベアン酸を用いた有機二次電池について、基本的な電気化学的性質を説明し、実用化に向けた取り組みの現状を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ルベアン酸を活物質とする有機二次電池の電気化学的性質
3. 実用化を目指した取り組み
3.1 ルベアン酸含有量の増大
3.2 Li 源の確保
3.3 高容量密度負極の開発
3.4 安全性の確認
4. 低コスト二次電池の可能性
5. おわりに
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Material Report―R&D―
-------------------------------------------------------------------------
小型風力発電用の低重心風車とバタフライ風車の開発研究
Research and Development of Low Center‒of‒Gravity Wind Turbine and Butterfly Wind Turbine for Small‒Scale Wind Power Generation
原豊 (鳥取大学 大学院 工学研究科 機械宇宙工学専攻 応用数理工学講座 准教授)
性能が風向変化に依存しない垂直軸風車は構造がシンプルにでき低コスト化の可能性があるとともにデザインの多様性も持つ。本稿では、起動性の向上と低コスト化を目指して考案した新しい形状を持つ2つの垂直軸風車:低重心風車とバタフライ風車の研究について紹介をする。
【目次】
1. はじめに
2. 低重心風車とバタフライ風車の考案
3. 風車特性予測
4. 実験結果と理論予測の比較
5. 応用例の提案
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ナノ階層構造設計技術による超低燃費タイヤ用ゴムの開発
Development of Rubber Compounds for Super Fuel Effi cient Tire using Nano‒hierarchical Architecture Design Technology
芥川恵造 ((株)ブリヂストン タイヤ材料開発第一本部 フェロー)
低燃費タイヤ用ゴムにおいてエネルギーロスと耐摩耗性を高度に両立する材料技術を開発した。本技術は、ゴム中の各配合材の空間配置を要求特性にあわせて最適化するための観察、解析、制御技術から成る。ここでは、ゴム材料内部の微細構造の観察、解析技術を中心に解説をする。
【目次】
1. はじめに
2. 三次元ナノ階層構造制御技術
3. 架橋網目分布可視化技術
4. 充填剤分散可視化技術
5. ナノスケール有限要素法による変形解析
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
シリーズ 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(9)
-------------------------------------------------------------------------
双積分球と逆モンテカルロ法による光学特性値の測定方法
Optical Properties Measurement by using a Double Integrating Sphere and Inverse Monte Carlo Method
粟津邦男 (大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻;大学院 生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授)
Steven L. Jacques (Oregon Health & Science University Departments of Biomedical Engineering and Dermatology Professor)
本多典広 (大阪大学 未来戦略機構 第二部門 特任助教)
間久直 (大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教)
前回まで、モンテカルロシミュレーションを用いた生体組織内での光のフルエンスの計算方法について記述した。本稿では、生体組織内での光の伝搬を理解するのに必要な生体組織の光学特性値の計測方法について記述する。
【目次】
1. 光学特性値の測定方法
2. 双積分球光学系
3. 逆モンテカルロ法
4. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
機能材料マーケットデータ
-------------------------------------------------------------------------
一次,二次電池の市場
The Market of a Primary Battery and a Rechargeable Battery
【目次】
1. 電池市場の概要
2. 一次電池
3. 二次電池
-------------------------------------------------------------------------
【特集】白熱する次世代蓄電池の材料技術
-------------------------------------------------------------------------
全固体電池の高性能化に向けた電極活物質微粒子の合成と電極複合体の形態制御
Synthesis of Active Materials and Morphology‒control of Composite Electrodes for Development of All‒solid‒state Batteries
麻生圭吾 (大阪府立大学 大学院 工学研究科 応用化学分野)
林晃敏 (大阪府立大学 大学院 工学研究科 応用化学分野 准教授)
辰巳砂昌弘 (大阪府立大学 大学院 工学研究科 応用化学分野 教授)
無機固体電解質を用いる全固体電池は、安全性と長寿命を兼ね備えた電池としてその開発が期待されている。電解液を用いる電池とは異なり、全固体電池では電極―電解質固体界面で電気化学反応が進行する。従って、全固体電池を高性能化するためには、両者の間に良好な固体界面を構築することが重要となる。固体界面構築のアプローチとして、電極活物質の微粒子化および形態制御、そして良好な固体界面を有する電極複合体の作製が挙げられる。本稿では、筆者らの最近の研究成果について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ホットソープ法による高容量電極活物質微粒子の合成
3. 電極複合体の形態制御
4. おわりに
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ガーネット型酸化物を用いた全固体電池の特性評価
Electrochemical Performance of an All‒solid‒state Lithium Ion Battery with Garnet‒type Oxide Electrolyte
太田慎吾 ((株)豊田中央研究所 先端研究センター 研究員)
ガーネット型酸化物固体電解質であるLi7La3Zr2O12 の組成・結晶構造を制御しリチウムイオン伝導率を向上させた。この固体電解質を用いて全固体モデル電池を作製し、電気化学特性を評価した。この電池は良好な電池特性と界面物性を有しており、ガーネット型酸化物は固体電解質として有望な候補材料であることがわかった。
【目次】
1. はじめに
2. ガーネット型酸化物
3. Nb 置換した Li_7 La_3 Zr_2 O_12
4. Li_6.75 La_3 Zr_1.75 Nb_0.25 O_12 を固体電解質に用いた全固体リチウムイオン電池
5. おわりに
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ナトリウムイオン電池の材料開発と電池特性評価
Active Materials and the Electrochemical Properties of Sodium Ion Batteries
中根堅次 (住友化学(株) 筑波開発研究所 上席研究員)
久世智 (住友化学(株) 筑波開発研究所 主任研究員)
岡田重人 (九州大学 先導物質化学研究所 先端素子材料部門 准教授)
智原久仁子 (九州大学 先導物質化学研究所 先端素子材料部門 テクニカルスタッフ)
ナトリウムイオン電池は、供給量が豊富でしかも安価な材料により構成することができ、大型蓄電池用途での実用化が期待されている。正極材として、層状型の酸化物のほか、リン酸塩や硫化物、有機物などが、また負極材として、大きな放電容量と実用的なサイクル特性を示す炭素材料が見出されている。ラミネート型ナトリウムイオン電池を試作して初期特性と安全性を評価、同電池のポテンシャルを実証した。
【目次】
1. ナトリウムイオン二次電池の開発背景
2. ナトリウムイオン電池用正極候補
2.1 層状岩塩酸化物 NaFeO_2
2.2 層状硫化物 TiS_2
2.3 パイライト型硫化物 FeS_2
2.4 フッ素化ポリアニオン系 Na_3 V_2 (PO_4)_2 F_3
2.5 有機系ロジゾン酸2 ナトリウム Na_2 C_6 O_6
3. ナトリウムイオン電池用負極候補
3.1 Na 金属
3.2 金属系負極
3.3 炭素
4. ナトリウムイオン二次電池
4.1 コイン電池評価
4.2 ラミネート電池評価
5. まとめ
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理論計算を用いた Mg 二次電池正極材料の特性予測
Property Prediction of the Mg Secondary Battery Anode Material using Theoretical Calculation
中村馨 ((一財)電力中央研究所 材料科学研究所 構造材料領域 主任研究員)
森昌史 ((一財)電力中央研究所 材料科学研究所 上席研究員)
大沼敏治 ((一財)電力中央研究所 材料科学研究所 構造材料領域 主任研究員)
Mg 二次電池の実現にあたっては、優れたサイクル性と高電位を示す正極材料の探索が必要不可欠である。本稿では、第一原理計算を中心とした理論計算による正極材料探索について概説する。そして事例紹介として、既知の正極材料であるシェブレル相 Mo_3 S_4 と、基礎的研究段階にある Mg Co_2 O_4 スピネルを対象とした理論予測について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 理論計算による材料探索
3. 正極特性の予測
3.1 結晶の安定性
3.2 酸化・還元反応の可視化
3.3 Mg イオンの拡散
3.4 結晶構造予測と電極電位
4. 結言
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アルミニウム二次電池の開発
Construction of Aluminum Rechargeable Batteries
知久昌信 (大阪府立大学 大学院 工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野 助教)
井上博史 (大阪府立大学 大学院 工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野 教授)
負極にアルミニウムを使用したアルミニウム二次電池は、リチウムを用いる二次電池と比較して安全で理論容量が大きいが、アルミニウム二次電池の研究はほとんど行われていない。本稿ではアルミニウム二次電池の研究動向と技術的な問題点について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. アルミニウム二次電池用電解液
2.1 アルミニウムメッキ用電解液
2.2 アルミニウム二次電池用電解液
3. アルミニウム二次電池用正極材料
4. まとめ
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ルベアン酸を正極活物質とする高エネルギー密度二次電池
A Multi‒electron Organic Battery Based on Rubeanic Acid
佐藤正春 ((株)村田製作所)
目代英久 ((株)本田技術研究所 四輪R&Dセンター)
鋤柄宜 ((株)本田技術研究所 四輪R&Dセンター 主任研究員)
千葉一美 (日本カーリット(株) 新商品開発室 副課長)
国府英司 (日本カーリット(株) R&Dセンター)
桐生俊幸 (日本カーリット(株) R&Dセンター 主任研究員)
奥村亮 ((株)村田製作所)
丸山則彦 ((株)村田製作所)
多電子が関与する酸化還元反応を示すルベアン酸を正極活物質とするハーフセルは容量密度 650Ah/kg で活物質あたりのエネルギー密度は 1550Wh/kg と、現在利用されている最先端電池であるLi イオン二次電池活物質の2.5倍に達する。ここでは、次世代の高エネルギー密度二次電池として期待されるルベアン酸を用いた有機二次電池について、基本的な電気化学的性質を説明し、実用化に向けた取り組みの現状を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ルベアン酸を活物質とする有機二次電池の電気化学的性質
3. 実用化を目指した取り組み
3.1 ルベアン酸含有量の増大
3.2 Li 源の確保
3.3 高容量密度負極の開発
3.4 安全性の確認
4. 低コスト二次電池の可能性
5. おわりに
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Material Report―R&D―
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小型風力発電用の低重心風車とバタフライ風車の開発研究
Research and Development of Low Center‒of‒Gravity Wind Turbine and Butterfly Wind Turbine for Small‒Scale Wind Power Generation
原豊 (鳥取大学 大学院 工学研究科 機械宇宙工学専攻 応用数理工学講座 准教授)
性能が風向変化に依存しない垂直軸風車は構造がシンプルにでき低コスト化の可能性があるとともにデザインの多様性も持つ。本稿では、起動性の向上と低コスト化を目指して考案した新しい形状を持つ2つの垂直軸風車:低重心風車とバタフライ風車の研究について紹介をする。
【目次】
1. はじめに
2. 低重心風車とバタフライ風車の考案
3. 風車特性予測
4. 実験結果と理論予測の比較
5. 応用例の提案
6. おわりに
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ナノ階層構造設計技術による超低燃費タイヤ用ゴムの開発
Development of Rubber Compounds for Super Fuel Effi cient Tire using Nano‒hierarchical Architecture Design Technology
芥川恵造 ((株)ブリヂストン タイヤ材料開発第一本部 フェロー)
低燃費タイヤ用ゴムにおいてエネルギーロスと耐摩耗性を高度に両立する材料技術を開発した。本技術は、ゴム中の各配合材の空間配置を要求特性にあわせて最適化するための観察、解析、制御技術から成る。ここでは、ゴム材料内部の微細構造の観察、解析技術を中心に解説をする。
【目次】
1. はじめに
2. 三次元ナノ階層構造制御技術
3. 架橋網目分布可視化技術
4. 充填剤分散可視化技術
5. ナノスケール有限要素法による変形解析
6. おわりに
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シリーズ 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(9)
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双積分球と逆モンテカルロ法による光学特性値の測定方法
Optical Properties Measurement by using a Double Integrating Sphere and Inverse Monte Carlo Method
粟津邦男 (大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻;大学院 生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授)
Steven L. Jacques (Oregon Health & Science University Departments of Biomedical Engineering and Dermatology Professor)
本多典広 (大阪大学 未来戦略機構 第二部門 特任助教)
間久直 (大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教)
前回まで、モンテカルロシミュレーションを用いた生体組織内での光のフルエンスの計算方法について記述した。本稿では、生体組織内での光の伝搬を理解するのに必要な生体組織の光学特性値の計測方法について記述する。
【目次】
1. 光学特性値の測定方法
2. 双積分球光学系
3. 逆モンテカルロ法
4. まとめ
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機能材料マーケットデータ
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一次,二次電池の市場
The Market of a Primary Battery and a Rechargeable Battery
【目次】
1. 電池市場の概要
2. 一次電池
3. 二次電池
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4,400円
―
【特集 自己組織化がもたらす材料化学の新境地―若手研究者の飽くなき挑戦―】
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
Introduction
-------------------------------------------------------------------------
中西尚志((独)物質・材料研究機構 高分子材料ユニット 有機材料グループ 主幹研究員)
-------------------------------------------------------------------------
ナノ相分離を利用した新規液晶性半導体の電荷輸送
Carrier Transport of Liquid‒Crystalline Semiconductors through Nanosegregation
-------------------------------------------------------------------------
舟橋正浩(香川大学 工学部 材料創造工学科 教授)
アルキル鎖を導入した液晶性オリゴチオフェン誘導体の電界効果型トランジスターへの
応用と液晶相でのホール輸送特性,および,側鎖にオリゴシロキサン鎖を導入したペリレ
ンテトラカルボン酸ビスイミド誘導体の液晶性と電子輸送特性について,ナノ相分離によ
る構造形成の視点から論ずる。
【目次】
1. はじめに
2.液晶相での分子間相互作用制御とナノ相分離
3.液晶性半導体を利用した電界効果型トランジスター
4.オリゴシロキサン鎖を導入した新規液晶性半導体
4.1 側鎖型液晶性ポリシロキサンにおけるナノ相分離
4.2 オリゴシロキサン鎖を導入したペリレンテトラカルボン酸ビスイミド誘導体
5.結論
-------------------------------------------------------------------------
自己組織化材料のミクロ・マクロ光電気物性評価
Micro and Macro-scale Optoelectronic Properties of Self-Assembled Electronics
-------------------------------------------------------------------------
佐伯昭紀(大阪大学 大学院工学研究科 助教)
π共役平面をコアとする自己組織化材料において有機エレクトロニクスデバイスを志向
した研究が盛んに行われている。本稿では,時間分解マイクロ波伝導度法(TRMC)を用
いた自己組織化材料中でのミクロ・マクロ電荷キャリア移動度評価を,理論計算との比較
を交えて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2.光電変換機能を有する自己組織化材料
2.1 有機薄膜太陽電池中のミクロ相分離構造
2.2 太陽電池デバイスにおける自己組織化材料の試み
2.3 p/n ヘテロジャンクションを有するナノチューブのミクロ・マクロ電気物性
3.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
自己組織化超モルフォロジー材料:超撥水膜および光エネルギー応用
Self‒Assembled Super‒Morphological Materials:
Superhydrophobic Surfaces and Light-Energy Applications
-------------------------------------------------------------------------
中西尚志((独)物質・材料研究機構 高分子材料ユニット 有機材料グループ 主幹研究員)
分子間の比較的弱い相互作用のみで形成される自己組織化構造を如何にして有用な材料
に仕立てるのか? 分子自己組織化システムを学問としてとらえて研究するだけでは,なかなか
たどり着けない課題である。ここでは,工業応用的にも可能性を秘める「表面加工技術」や
「光エネルギー応用技術」へ向けた分子自己組織化構造の創製技術を取り上げる。
具体的には,フラーレン(C60)を素材とする自己組織化材料となっており,超撥水膜の創製を
中心に,有機材料の弱点でもある機械強度や環境耐性向上への解決アプローチも紹介する。
【目次】
1. はじめに
2.世界初のC60 素材超撥水膜
3.高い環境耐性を持つ自己組織化超撥水膜
4.構造転写による超撥水および超親水膜の創製
5.表面濡れ性の「光」リモートコントロール
6.今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
シングルナノパターニングに向けた高分子自己組織化リソグラフィと材料設計
Block Copolymer Lithography and Material Design for Single Nanopatterning
-------------------------------------------------------------------------
早川晃鏡(東京工業大学 大学院理工学研究科 有機・高分子物質専攻 准教授)
次世代の微細加工技術として,高分子ブロック共重合体の自己組織化現象を利用するリ
ソグラフィ(ブロック共重合体リソグラフィ)が注目を集めている。微細加工サイズの究
極的な微小化と自己組織化に基づく低エネルギーで簡便な製法による低コストプロセスが
期待されている。本稿では,ブロック共重合体リソグラフィの概説を含め,ドメイン間距
離が10 nm を下回るサイズのパターン形成を目指したブロック共重合体材料の設計と自
己組織化誘導技術(Directed Self-Assembly, DSA)を利用した規則配列パターンの形成
について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2.ブロック共重合体リソグラフィと材料への要求特性
3.新世代ブロック共重合体リソグラフィ材料:かご形シルセスキオキサン(POSS)
含有ブロック共重合体
4.階層構造を利用する超微細リソグラフィ用レジストの開発に向けて
5.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
クリスチャンセンフィルター効果を利用した刺激に応じて色を変える相分離型発色材料
Stimuli‒sensitive Phase‒Separated Color Material using Christiansen Filter Effect
-------------------------------------------------------------------------
竹岡敬和(名古屋大学 大学院工学研究科 物質制御工学専攻 准教授)
本稿では,ポーラスな構造の高分子に溶媒や液晶を染みこませた材料がクリスチャンセ
ンフィルター効果によって発色すること,および,その色が温度などの環境変化に応じて
変えられることを見いだしたので紹介する。
【目次】
1. はじめに
2.相分離構造を有する高分子膜の調製とその発色性
3.クリスチャンセンフィルター効果のPolymerDispersed Liquid Crystal への利用
4.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
生体材料を素材としたキラル発光自己組織化材料の創成
Circularly Polarized Luminescent Supramolecular Materials based on Biomaterials
-------------------------------------------------------------------------
内藤昌信((独)物質・材料研究機構 環境再生材料ユニット 主幹研究員)
円偏光発光(CPL)はこれまで励起状態での立体構造を解明するために用いられてきた
が,最近では高度な光情報プロセッシングのツールとして注目を集めている。本稿では,
円偏光発光材料についての原理と動向についてまとめ,生体材料のホモキラリティをソー
スとした円偏光発光性量子ドットについて解説する。
【目次】
1.キラリティと分光
2.CPL 活性な(超)分子群
3.CPL 活性な高分子群
4.CPL 活性な半導体ナノ粒子
4.1 CdS 内包フェリチンの合成および円偏光発光特性評価
4.2 アポフェリチンおよびCdS 内包フェリチンの吸収/蛍光/円偏光発光特性とCdS の構造相関
4.3 光エッチングによるCPL 発光波長制御
5.結 言
-------------------------------------------------------------------------
生体に迫る色素ナノ集合体のデザイン
Bio‒Inspired Synthetic Dye Assemblies
-------------------------------------------------------------------------
矢貝史樹(千葉大学 大学院工学研究科 共生応用化学専攻 准教授)
山内光陽(千葉大学 大学院工学研究科 共生応用化学専攻)
色素の集合体に関しては,基礎・応用問わず古くから活発に研究されてきた。最近,色
素が形成する明瞭な輪郭を有する集合体が,機能性ナノ材料として注目を集めている。本
稿では,従来の合成色素の集合には見られないリング状ナノ構造の形成について,著者ら
の最近の研究例を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.ナノリングの発見
3.離散型ナノリング
4.積層性ナノリング
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ウイルスに学んだペプチド自己組織化材料
Virus‒inspired Self‒assembled Peptide Materials
-------------------------------------------------------------------------
松浦和則(鳥取大学 大学院工学研究科 化学・生物応用工学専攻 教授)
天然ウイルスの殻(キャプシド)は,タンパク質が規則的に自己組織化して形成される
高度な対称性を有するナノ材料である。近年,ウイルスキャプシドを利用したナノテクノ
ロジーが盛んに研究されているが,キャプシド構造を化学的に構築する手法は未発達であ
る。本稿では,ウイルスに学んで分子設計したペプチドの自己集合によるナノカプセル構
築について概説する。
【目次】
1.はじめに
2.三回対称β‒シート形成ペプチドコンジュゲートの自己集合
3.三回対称グルタチオンコンジュゲートの自己集合
4.ウイルス由来β‒Annulus ペプチドの自己集合による人工ウイルス殻の構築
5.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
Material Report―R&D―
-------------------------------------------------------------------------
クレイを用いたガスバリア材の現状と課題
The Present State and Problem to Solve of Gas Barrier Materials using the Clay
-------------------------------------------------------------------------
在間弘朗((株)KRI アドバンスド材料研究部 主席研究員)
荘所大策((株)KRI アドバンスド材料研究部 研究員)
クレイとポリマーからなるナノコンポジットは,20 年ほど前からガスバリア材として
のポテンシャルが認められている。しかし,未だ製品化例は少なく,技術的にも完成して
いるとは言い難い。このクレイガスバリア材の現状と解決すべき課題,そして今後につい
て概観する。
【目次】
1.はじめに
2.クレイを用いたガスバリア材
2.1 クレイ
2.2 クレイによるガスバリア機構8
2.3 構成
2.4 ガスバリア性
2.5 クレイガスバリア材の課題
3.研究動向
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
シリーズ 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(8)
-------------------------------------------------------------------------
多層構造を持つ媒体内におけるモンテカルロシミュレーションを用いた光伝搬の計算
Calculation of the Light Propagation by Monte Carlo for Multi-layered Media
-------------------------------------------------------------------------
粟津邦男(大阪大学 大学院工学研究科 環境・エネルギー工学専攻
;大学院 生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授)
Steven L. Jacques(Oregon Health & Science University Department of Biomedical
Engineering and Dermatology Professo)
本多典広(大阪大学 未来戦略機構 第二部門 特任助教)
間 久直(大阪大学 大学院工学研究科 附属高度人材育成センター 助教)
前回,モンテカルロ(Monte Carlo; MC)シミュレーションの概要について説明した。
本稿では,MC シミュレーションを用いた生体組織内での光伝搬のシミュレーションの際
に,どのような過程に基づいて計算されているのかについて記述し,その後,多層構造の
媒体での光伝搬のシミュレーションについて,例を挙げて述べる。
【目次】
1.MC シミュレーションを用いた生体組織内の光伝搬
2.多層構造を持つ媒体内におけるMC シミュレーションを用いた光伝搬
3.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
機能材料マーケットデータ
-------------------------------------------------------------------------
フラットパネルディスプレイの市場
The Market of Flat Panel Display
-------------------------------------------------------------------------
【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.プラズマディスプレイパネル市場
4.有機EL 市場
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
Introduction
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中西尚志((独)物質・材料研究機構 高分子材料ユニット 有機材料グループ 主幹研究員)
-------------------------------------------------------------------------
ナノ相分離を利用した新規液晶性半導体の電荷輸送
Carrier Transport of Liquid‒Crystalline Semiconductors through Nanosegregation
-------------------------------------------------------------------------
舟橋正浩(香川大学 工学部 材料創造工学科 教授)
アルキル鎖を導入した液晶性オリゴチオフェン誘導体の電界効果型トランジスターへの
応用と液晶相でのホール輸送特性,および,側鎖にオリゴシロキサン鎖を導入したペリレ
ンテトラカルボン酸ビスイミド誘導体の液晶性と電子輸送特性について,ナノ相分離によ
る構造形成の視点から論ずる。
【目次】
1. はじめに
2.液晶相での分子間相互作用制御とナノ相分離
3.液晶性半導体を利用した電界効果型トランジスター
4.オリゴシロキサン鎖を導入した新規液晶性半導体
4.1 側鎖型液晶性ポリシロキサンにおけるナノ相分離
4.2 オリゴシロキサン鎖を導入したペリレンテトラカルボン酸ビスイミド誘導体
5.結論
-------------------------------------------------------------------------
自己組織化材料のミクロ・マクロ光電気物性評価
Micro and Macro-scale Optoelectronic Properties of Self-Assembled Electronics
-------------------------------------------------------------------------
佐伯昭紀(大阪大学 大学院工学研究科 助教)
π共役平面をコアとする自己組織化材料において有機エレクトロニクスデバイスを志向
した研究が盛んに行われている。本稿では,時間分解マイクロ波伝導度法(TRMC)を用
いた自己組織化材料中でのミクロ・マクロ電荷キャリア移動度評価を,理論計算との比較
を交えて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2.光電変換機能を有する自己組織化材料
2.1 有機薄膜太陽電池中のミクロ相分離構造
2.2 太陽電池デバイスにおける自己組織化材料の試み
2.3 p/n ヘテロジャンクションを有するナノチューブのミクロ・マクロ電気物性
3.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
自己組織化超モルフォロジー材料:超撥水膜および光エネルギー応用
Self‒Assembled Super‒Morphological Materials:
Superhydrophobic Surfaces and Light-Energy Applications
-------------------------------------------------------------------------
中西尚志((独)物質・材料研究機構 高分子材料ユニット 有機材料グループ 主幹研究員)
分子間の比較的弱い相互作用のみで形成される自己組織化構造を如何にして有用な材料
に仕立てるのか? 分子自己組織化システムを学問としてとらえて研究するだけでは,なかなか
たどり着けない課題である。ここでは,工業応用的にも可能性を秘める「表面加工技術」や
「光エネルギー応用技術」へ向けた分子自己組織化構造の創製技術を取り上げる。
具体的には,フラーレン(C60)を素材とする自己組織化材料となっており,超撥水膜の創製を
中心に,有機材料の弱点でもある機械強度や環境耐性向上への解決アプローチも紹介する。
【目次】
1. はじめに
2.世界初のC60 素材超撥水膜
3.高い環境耐性を持つ自己組織化超撥水膜
4.構造転写による超撥水および超親水膜の創製
5.表面濡れ性の「光」リモートコントロール
6.今後の展望
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シングルナノパターニングに向けた高分子自己組織化リソグラフィと材料設計
Block Copolymer Lithography and Material Design for Single Nanopatterning
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早川晃鏡(東京工業大学 大学院理工学研究科 有機・高分子物質専攻 准教授)
次世代の微細加工技術として,高分子ブロック共重合体の自己組織化現象を利用するリ
ソグラフィ(ブロック共重合体リソグラフィ)が注目を集めている。微細加工サイズの究
極的な微小化と自己組織化に基づく低エネルギーで簡便な製法による低コストプロセスが
期待されている。本稿では,ブロック共重合体リソグラフィの概説を含め,ドメイン間距
離が10 nm を下回るサイズのパターン形成を目指したブロック共重合体材料の設計と自
己組織化誘導技術(Directed Self-Assembly, DSA)を利用した規則配列パターンの形成
について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2.ブロック共重合体リソグラフィと材料への要求特性
3.新世代ブロック共重合体リソグラフィ材料:かご形シルセスキオキサン(POSS)
含有ブロック共重合体
4.階層構造を利用する超微細リソグラフィ用レジストの開発に向けて
5.まとめ
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クリスチャンセンフィルター効果を利用した刺激に応じて色を変える相分離型発色材料
Stimuli‒sensitive Phase‒Separated Color Material using Christiansen Filter Effect
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竹岡敬和(名古屋大学 大学院工学研究科 物質制御工学専攻 准教授)
本稿では,ポーラスな構造の高分子に溶媒や液晶を染みこませた材料がクリスチャンセ
ンフィルター効果によって発色すること,および,その色が温度などの環境変化に応じて
変えられることを見いだしたので紹介する。
【目次】
1. はじめに
2.相分離構造を有する高分子膜の調製とその発色性
3.クリスチャンセンフィルター効果のPolymerDispersed Liquid Crystal への利用
4.まとめ
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生体材料を素材としたキラル発光自己組織化材料の創成
Circularly Polarized Luminescent Supramolecular Materials based on Biomaterials
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内藤昌信((独)物質・材料研究機構 環境再生材料ユニット 主幹研究員)
円偏光発光(CPL)はこれまで励起状態での立体構造を解明するために用いられてきた
が,最近では高度な光情報プロセッシングのツールとして注目を集めている。本稿では,
円偏光発光材料についての原理と動向についてまとめ,生体材料のホモキラリティをソー
スとした円偏光発光性量子ドットについて解説する。
【目次】
1.キラリティと分光
2.CPL 活性な(超)分子群
3.CPL 活性な高分子群
4.CPL 活性な半導体ナノ粒子
4.1 CdS 内包フェリチンの合成および円偏光発光特性評価
4.2 アポフェリチンおよびCdS 内包フェリチンの吸収/蛍光/円偏光発光特性とCdS の構造相関
4.3 光エッチングによるCPL 発光波長制御
5.結 言
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生体に迫る色素ナノ集合体のデザイン
Bio‒Inspired Synthetic Dye Assemblies
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矢貝史樹(千葉大学 大学院工学研究科 共生応用化学専攻 准教授)
山内光陽(千葉大学 大学院工学研究科 共生応用化学専攻)
色素の集合体に関しては,基礎・応用問わず古くから活発に研究されてきた。最近,色
素が形成する明瞭な輪郭を有する集合体が,機能性ナノ材料として注目を集めている。本
稿では,従来の合成色素の集合には見られないリング状ナノ構造の形成について,著者ら
の最近の研究例を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.ナノリングの発見
3.離散型ナノリング
4.積層性ナノリング
5.おわりに
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ウイルスに学んだペプチド自己組織化材料
Virus‒inspired Self‒assembled Peptide Materials
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松浦和則(鳥取大学 大学院工学研究科 化学・生物応用工学専攻 教授)
天然ウイルスの殻(キャプシド)は,タンパク質が規則的に自己組織化して形成される
高度な対称性を有するナノ材料である。近年,ウイルスキャプシドを利用したナノテクノ
ロジーが盛んに研究されているが,キャプシド構造を化学的に構築する手法は未発達であ
る。本稿では,ウイルスに学んで分子設計したペプチドの自己集合によるナノカプセル構
築について概説する。
【目次】
1.はじめに
2.三回対称β‒シート形成ペプチドコンジュゲートの自己集合
3.三回対称グルタチオンコンジュゲートの自己集合
4.ウイルス由来β‒Annulus ペプチドの自己集合による人工ウイルス殻の構築
5.まとめ
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Material Report―R&D―
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クレイを用いたガスバリア材の現状と課題
The Present State and Problem to Solve of Gas Barrier Materials using the Clay
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在間弘朗((株)KRI アドバンスド材料研究部 主席研究員)
荘所大策((株)KRI アドバンスド材料研究部 研究員)
クレイとポリマーからなるナノコンポジットは,20 年ほど前からガスバリア材として
のポテンシャルが認められている。しかし,未だ製品化例は少なく,技術的にも完成して
いるとは言い難い。このクレイガスバリア材の現状と解決すべき課題,そして今後につい
て概観する。
【目次】
1.はじめに
2.クレイを用いたガスバリア材
2.1 クレイ
2.2 クレイによるガスバリア機構8
2.3 構成
2.4 ガスバリア性
2.5 クレイガスバリア材の課題
3.研究動向
4.おわりに
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シリーズ 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(8)
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多層構造を持つ媒体内におけるモンテカルロシミュレーションを用いた光伝搬の計算
Calculation of the Light Propagation by Monte Carlo for Multi-layered Media
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粟津邦男(大阪大学 大学院工学研究科 環境・エネルギー工学専攻
;大学院 生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授)
Steven L. Jacques(Oregon Health & Science University Department of Biomedical
Engineering and Dermatology Professo)
本多典広(大阪大学 未来戦略機構 第二部門 特任助教)
間 久直(大阪大学 大学院工学研究科 附属高度人材育成センター 助教)
前回,モンテカルロ(Monte Carlo; MC)シミュレーションの概要について説明した。
本稿では,MC シミュレーションを用いた生体組織内での光伝搬のシミュレーションの際
に,どのような過程に基づいて計算されているのかについて記述し,その後,多層構造の
媒体での光伝搬のシミュレーションについて,例を挙げて述べる。
【目次】
1.MC シミュレーションを用いた生体組織内の光伝搬
2.多層構造を持つ媒体内におけるMC シミュレーションを用いた光伝搬
3.まとめ
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機能材料マーケットデータ
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フラットパネルディスプレイの市場
The Market of Flat Panel Display
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【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.プラズマディスプレイパネル市場
4.有機EL 市場
4,400円
―
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【特集】ポリイミドのさらなる応用を探る―最新研究開発動向―
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非対称熱可塑性ポリイミドの開発
Development of Heat Sealable Asymmetric and Aromatic Polyimides
宮内雅彦 先端材料開発研究所 主任研究員;(独)宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部 共同研究員
横田力男 (独)宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部 共同研究員
近年、主鎖の内部回転が立体障害により著しく拘束された「剛直で非対称性の高い化学構造」を有する芳香族PIの研究が、目覚しい進展を遂げている。本稿では、高耐熱性複合材料、宇宙大型フレキシブル構造体などの様々な用途展開が期待されるこれら非対称芳香族PIの特異な物性について、構成する非対称酸二無水物の化学構造と熱的・力学的性質(溶融流動性・成形性)の関係を中心に紹介する。
1. はじめに
2. 非対称ビフェニル酸二無水物(BPDA)ポリイミドの合成と性質
3. 非対称オキシジフタル酸(ODPA)ポリイミドの性質
4. ソーラーセイル実証機「IKAROS」の膜面材料への適用にむけて
5. ソーラーセイル実証機「IKAROS」の大面積膜面の製造
6. まとめと今後の展開
-------------------------------------------------------------------------
ポリイミド粒子の開発と応用展開
Development and Application of Polyimide Particles
浅尾勝哉 (地独)大阪府立産業技術総合研究所 経営企画室 経営戦略課 総括研究員
本稿ではサブマイクロメートルからマイクロメートルの範囲で単分散球状ポリイミド粒子の製造技術,高機能化(反応性の付与)および高性能化(超耐熱性)、高速気流中衝撃法によるポリイミド粒子と多孔性シリカゲルとの複合化、また遊星ボールミルを用いたポリイミド粒子とカーボンナノチューブとの複合化について紹介する。
1. はじめに
2. ポリイミド粒子の製造方法
3. ポリイミド粒子の高機能化および高性能化
4. ポリイミド粒子の複合化(高速気流中衝撃法による反応性ポリイミド粒子と球状多孔性シリカゲルとの複合化)
5. ポリイミド粒子とカーボンナノチューブとの複合化
6. おわりに
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次世代半導体保護膜向け低温硬化材料の開発
Development of Low Temperature Curable Photosensitive Coatings for Next Generation Semiconductor Applications
富川真佐夫 東レ(株) リサーチフェロー 電子情報材料研究所 研究主幹
半導体の表面保護のため、感光性ポリイミドが塗布されている。高機能化・高集積化のために半導体を積層することが行われ、ウェハーを薄く加工されている。ポリイミドの熱応力が大きいと、ウェハーの反りが大きくなり、実装できなくなるなどの問題が出ている。本稿では次世代の半導体保護膜材料として、低温で硬化できる低応力材料の研究・開発について紹介する。
1. はじめに
2. 半導体保護膜用感光性ポリイミド
3. 低温硬化感光性ポリイミドの設計
4. 低温硬化型感光性ポリイミド・LT シリーズの加工例と代表的な特性
-------------------------------------------------------------------------
ポリイミドナノファイバーを利用した燃料電池電解質膜の開発
Development of Fuel Cells Composed of Sulfonated Polyimide Nanofi bers
川上浩良 首都大学東京 都市環境学部 分子応用化学コース 教授
首都大で行われている、燃料電池形固体電解質膜に用いるスルホン化ポリイミド膜に関する研究について紹介する。さらに、首都大で明らかにされた、スルホン化ポリイミドナノファイバー内をプロトンが超高速で移動できる現象を利用した新しい電解質膜に関する可能性も紹介する。
1. はじめに
2. 高分子形電解質膜の問題点
3. スルホン化ポリイミド電解質膜の現状
4. プロトン伝導性ナノファイバー含有複合膜の電解質膜特性
5. おわりに
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芳香族ポリイミドの炭素化による燃料電池用カソード触媒の開発
Preparation of Carbon‒based Catalysts for PEFC Cathodes from Aromatic Polyimides
畳開真之 東京工業大学 大学院 理工学研究科 有機・高分子物質専攻;帝人㈱ 新事業開発推進グループ 研究部門 融合技術研究所 第2 研究室
固体高分子形燃料電池(PEFC)は次世代の高効率・クリーンなエネルギー源として期待されるが、構成部材、特に白金からなる電極触媒の高コストがPEFC 普及の上で大きな障壁となっている。本稿ではカソード用触媒用非白金触媒「炭素触媒」の芳香族ポリイミドからの作製について報告する。
1. はじめに
2. 白金代替触媒としての炭素触媒
3. 芳香族ポリイミドからの炭素触媒の作製
4. 炭素触媒の酸素還元活性評価
5. 芳香族ポリイミドからなる炭素触媒の特性向上の試み
6. おわりに
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ポリイミドバインダを用いたリチウムイオン二次電池用Si 系負極の開発
Development of Silicon Based Anode for Lithium‒ion Batteries using Polyimide Binder
幸 琢寛 (独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 電池システム研究グループ 博士(工学)
境 哲男 (独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 上席研究員(兼)電池システム研究グループ グループ長(兼)エネルギー材料標準化グループ グループ長;神戸大学 大学院 併任教授;㈳日本粉体工業技術協会 電池製造技術分科会 コーディネーター
リチウムイオン二次電池分野では、従来の黒鉛系負極に比べて電気容量が大きい合金系負極の実用化が要望されている。しかし、これら高容量負極はリチウムの吸蔵放出に伴う体積変化が大きいため電極が劣化し電池寿命が短いという問題があった。近年、高強度のポリイミドバインダを用いることでこの課題を克服できることが示されており、その技術について紹介する。
1. はじめに
2. 電極および電池の作製と充放電試験条件
3. バインダの検討
4. 集電体箔の検討
5. SiO負極の電極厚み変化
6. LiFePO4/SiO 系電池の特性
6.1 サイクル特性
6.2 出力特性
6.3 温度特性
7. Si負極の電極特性とLiFePO4/Si系電池の特性
8. まとめ
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-------------------------------------------------------------------------
イオンゲッター剤「IXE®(イグゼ),IXEPLAS(R)(イグゼプラス)」の各種電子材料への応用─ 無機イオン捕捉剤─
大野康晴 東亞合成㈱ 先端化学品事業部 新材料研究所 主査
イオンゲッター剤「IXE(R)(イグゼ)、IXEPLAS(R)(イグゼプラス)」は、優れたイオン交換特性と耐熱性を兼ね備えたイオン捕捉剤であり、主にIC封止材やFPC接着剤などに添加して使用され、電子材料の信頼性向上に役立っている。ここでは、多くの封止材に添加されているイオンゲッター剤IXE、IXEPLASの特長と各種電子材料への応用例を紹介する。
1. はじめに
2. IXE,IXEPLASの特長
3. IXEのイオン捕捉能
3.1 封止樹脂中のハロゲンイオンの捕捉
3.2 高いイオン保持能力
3.3 高い耐熱性
4. IXEの応用例
4.1 エポキシ樹脂コンパウンドによるアルミ配線の腐食抑制実験および評価
4.2 Cu配線のマイグレーション防止効果
4.3 Ag電極のマイグレーション防止効果
5. おわりに
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Series 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(7)
-------------------------------------------------------------------------
モンテカルロシミュレーションを用いた生体組織内での光伝搬の計算
Monte Carlo Simulation of Light Transport in Biological Tissues
粟津邦男 大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 大学院
生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授
Steven L. Jacques Oregon Health & Science University Departments of Biomedical Engineering and Dermatology
Professor
本多典広 大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻
間 久直 大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教
これまで、生体組織内での光のフルエンスの定義、および拡散理論を用いたフルエンスの計算方法を述べた。今回、散乱媒質内での光のフルエンスの時空間分布を推定するために、非定常状態でのモンテカルロシミュレーションを用いて生体組織内での光のフレンス分布を計算する方法を述べる。
1. モンテカルロ法
2. 確率密度関数
3. モンテカルロ法を用いた生体組織内でフルエンスレートの非定常解析
3.1 相対密度とフルエンスレート
3.2 光吸収を加味したフルエンスレートの時空間分布の計算
3.3 実際の計算例
4. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
機能材料マーケットデータ
-------------------------------------------------------------------------
国内外の半導体市場
The Semiconductor Market of Domestic and Overseas
1. 世界の半導体市場
2. 世界の半導体製品別市場動向
3. 世界の半導体メーカー動向
4. 世界のファウンドリー企業動向
5. 日本の半導体メーカー動向
6. 半導体周辺材料の市場
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【特集】ポリイミドのさらなる応用を探る―最新研究開発動向―
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非対称熱可塑性ポリイミドの開発
Development of Heat Sealable Asymmetric and Aromatic Polyimides
宮内雅彦 先端材料開発研究所 主任研究員;(独)宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部 共同研究員
横田力男 (独)宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部 共同研究員
近年、主鎖の内部回転が立体障害により著しく拘束された「剛直で非対称性の高い化学構造」を有する芳香族PIの研究が、目覚しい進展を遂げている。本稿では、高耐熱性複合材料、宇宙大型フレキシブル構造体などの様々な用途展開が期待されるこれら非対称芳香族PIの特異な物性について、構成する非対称酸二無水物の化学構造と熱的・力学的性質(溶融流動性・成形性)の関係を中心に紹介する。
1. はじめに
2. 非対称ビフェニル酸二無水物(BPDA)ポリイミドの合成と性質
3. 非対称オキシジフタル酸(ODPA)ポリイミドの性質
4. ソーラーセイル実証機「IKAROS」の膜面材料への適用にむけて
5. ソーラーセイル実証機「IKAROS」の大面積膜面の製造
6. まとめと今後の展開
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ポリイミド粒子の開発と応用展開
Development and Application of Polyimide Particles
浅尾勝哉 (地独)大阪府立産業技術総合研究所 経営企画室 経営戦略課 総括研究員
本稿ではサブマイクロメートルからマイクロメートルの範囲で単分散球状ポリイミド粒子の製造技術,高機能化(反応性の付与)および高性能化(超耐熱性)、高速気流中衝撃法によるポリイミド粒子と多孔性シリカゲルとの複合化、また遊星ボールミルを用いたポリイミド粒子とカーボンナノチューブとの複合化について紹介する。
1. はじめに
2. ポリイミド粒子の製造方法
3. ポリイミド粒子の高機能化および高性能化
4. ポリイミド粒子の複合化(高速気流中衝撃法による反応性ポリイミド粒子と球状多孔性シリカゲルとの複合化)
5. ポリイミド粒子とカーボンナノチューブとの複合化
6. おわりに
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次世代半導体保護膜向け低温硬化材料の開発
Development of Low Temperature Curable Photosensitive Coatings for Next Generation Semiconductor Applications
富川真佐夫 東レ(株) リサーチフェロー 電子情報材料研究所 研究主幹
半導体の表面保護のため、感光性ポリイミドが塗布されている。高機能化・高集積化のために半導体を積層することが行われ、ウェハーを薄く加工されている。ポリイミドの熱応力が大きいと、ウェハーの反りが大きくなり、実装できなくなるなどの問題が出ている。本稿では次世代の半導体保護膜材料として、低温で硬化できる低応力材料の研究・開発について紹介する。
1. はじめに
2. 半導体保護膜用感光性ポリイミド
3. 低温硬化感光性ポリイミドの設計
4. 低温硬化型感光性ポリイミド・LT シリーズの加工例と代表的な特性
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ポリイミドナノファイバーを利用した燃料電池電解質膜の開発
Development of Fuel Cells Composed of Sulfonated Polyimide Nanofi bers
川上浩良 首都大学東京 都市環境学部 分子応用化学コース 教授
首都大で行われている、燃料電池形固体電解質膜に用いるスルホン化ポリイミド膜に関する研究について紹介する。さらに、首都大で明らかにされた、スルホン化ポリイミドナノファイバー内をプロトンが超高速で移動できる現象を利用した新しい電解質膜に関する可能性も紹介する。
1. はじめに
2. 高分子形電解質膜の問題点
3. スルホン化ポリイミド電解質膜の現状
4. プロトン伝導性ナノファイバー含有複合膜の電解質膜特性
5. おわりに
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芳香族ポリイミドの炭素化による燃料電池用カソード触媒の開発
Preparation of Carbon‒based Catalysts for PEFC Cathodes from Aromatic Polyimides
畳開真之 東京工業大学 大学院 理工学研究科 有機・高分子物質専攻;帝人㈱ 新事業開発推進グループ 研究部門 融合技術研究所 第2 研究室
固体高分子形燃料電池(PEFC)は次世代の高効率・クリーンなエネルギー源として期待されるが、構成部材、特に白金からなる電極触媒の高コストがPEFC 普及の上で大きな障壁となっている。本稿ではカソード用触媒用非白金触媒「炭素触媒」の芳香族ポリイミドからの作製について報告する。
1. はじめに
2. 白金代替触媒としての炭素触媒
3. 芳香族ポリイミドからの炭素触媒の作製
4. 炭素触媒の酸素還元活性評価
5. 芳香族ポリイミドからなる炭素触媒の特性向上の試み
6. おわりに
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ポリイミドバインダを用いたリチウムイオン二次電池用Si 系負極の開発
Development of Silicon Based Anode for Lithium‒ion Batteries using Polyimide Binder
幸 琢寛 (独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 電池システム研究グループ 博士(工学)
境 哲男 (独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 上席研究員(兼)電池システム研究グループ グループ長(兼)エネルギー材料標準化グループ グループ長;神戸大学 大学院 併任教授;㈳日本粉体工業技術協会 電池製造技術分科会 コーディネーター
リチウムイオン二次電池分野では、従来の黒鉛系負極に比べて電気容量が大きい合金系負極の実用化が要望されている。しかし、これら高容量負極はリチウムの吸蔵放出に伴う体積変化が大きいため電極が劣化し電池寿命が短いという問題があった。近年、高強度のポリイミドバインダを用いることでこの課題を克服できることが示されており、その技術について紹介する。
1. はじめに
2. 電極および電池の作製と充放電試験条件
3. バインダの検討
4. 集電体箔の検討
5. SiO負極の電極厚み変化
6. LiFePO4/SiO 系電池の特性
6.1 サイクル特性
6.2 出力特性
6.3 温度特性
7. Si負極の電極特性とLiFePO4/Si系電池の特性
8. まとめ
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イオンゲッター剤「IXE®(イグゼ),IXEPLAS(R)(イグゼプラス)」の各種電子材料への応用─ 無機イオン捕捉剤─
大野康晴 東亞合成㈱ 先端化学品事業部 新材料研究所 主査
イオンゲッター剤「IXE(R)(イグゼ)、IXEPLAS(R)(イグゼプラス)」は、優れたイオン交換特性と耐熱性を兼ね備えたイオン捕捉剤であり、主にIC封止材やFPC接着剤などに添加して使用され、電子材料の信頼性向上に役立っている。ここでは、多くの封止材に添加されているイオンゲッター剤IXE、IXEPLASの特長と各種電子材料への応用例を紹介する。
1. はじめに
2. IXE,IXEPLASの特長
3. IXEのイオン捕捉能
3.1 封止樹脂中のハロゲンイオンの捕捉
3.2 高いイオン保持能力
3.3 高い耐熱性
4. IXEの応用例
4.1 エポキシ樹脂コンパウンドによるアルミ配線の腐食抑制実験および評価
4.2 Cu配線のマイグレーション防止効果
4.3 Ag電極のマイグレーション防止効果
5. おわりに
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Series 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(7)
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モンテカルロシミュレーションを用いた生体組織内での光伝搬の計算
Monte Carlo Simulation of Light Transport in Biological Tissues
粟津邦男 大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 大学院
生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授
Steven L. Jacques Oregon Health & Science University Departments of Biomedical Engineering and Dermatology
Professor
本多典広 大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻
間 久直 大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教
これまで、生体組織内での光のフルエンスの定義、および拡散理論を用いたフルエンスの計算方法を述べた。今回、散乱媒質内での光のフルエンスの時空間分布を推定するために、非定常状態でのモンテカルロシミュレーションを用いて生体組織内での光のフレンス分布を計算する方法を述べる。
1. モンテカルロ法
2. 確率密度関数
3. モンテカルロ法を用いた生体組織内でフルエンスレートの非定常解析
3.1 相対密度とフルエンスレート
3.2 光吸収を加味したフルエンスレートの時空間分布の計算
3.3 実際の計算例
4. まとめ
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機能材料マーケットデータ
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国内外の半導体市場
The Semiconductor Market of Domestic and Overseas
1. 世界の半導体市場
2. 世界の半導体製品別市場動向
3. 世界の半導体メーカー動向
4. 世界のファウンドリー企業動向
5. 日本の半導体メーカー動向
6. 半導体周辺材料の市場
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4,400円
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【特集】非真空プロセスで実現する低コスト太陽電池研究の最前線
Cutting-edge Research on Low-cost Solar Cell based on Non-vacuum Process
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特集にあたって
Introduction
尾﨑雅則 / 大阪大学 大学院 工学研究科 電気電子情報工学専攻 教授
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非真空プロセスで作製できる無機薄膜太陽電池の開発
Development of Inorganic Thin‒Film Solar Cells Made by Non‒Vacuum Processes
池田 茂 / 大阪大学 太陽エネルギー化学研究センター 准教授
松村道雄 / 大阪大学 太陽エネルギー化学研究センター 教授
非真空プロセスで製造できる無機系薄膜太陽電池は将来の太陽電池の有力な候補の一つであろう。そのような太陽電池の開発に向けて、いくつかの半導体材料、また異なる製造法が研究されている。本稿ではそれらの開発動向を概観するとともに、薄膜太陽電池としての期待が大きいCIS系およびCZTS太陽電池の現状について詳しく説明する。
1.はじめに
2.非真空プロセスでできる無機薄膜系太陽電池の種類とそれらの概要
3.CIGS系およびCZTS系
3.1 CIGS系太陽電池の概要
3.2 非真空プロセスによるCIGS系太陽電池の作製
3.2.1 微粒子塗布法
3.2.2 ヒドラジン溶液法
3.2.3 電気化学堆積法
3.3 CZTS系太陽電池への展開
4.おわりに
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有機薄膜太陽電池の現状、課題と展望
Progress in Organic Solar Cells
大西敏博 / 大阪大学 太陽エネルギー化学研究センター 招聘教授
有機薄膜太陽電池の一層の効率向上のために、光電荷分離機構まで遡った検討として、種々の共役系高分子で励起子拡散長を測定した。さらにC60との2層積層構造で、エネルギー準位と開放電圧の関係を検討した。材料毎に励起子拡散長を考慮した光活性層のミクロ相分離構造を設計することでより高い効率への実現が可能となる。
1.再生可能エネルギーを取り巻く環境
2.有機薄膜太陽電池への期待
3.有機薄膜太陽電池の開発の経緯
4.共役系高分子
5.発電機構からの高効率化のアプローチ
6.太陽エネルギー化学研究センターでの検討
6.1 励起子拡散長の見積もり
6.2 2層積層素子の特性
6.3 溶液積層型素子の検討
7.超高効率化への試み
8.競争力の高い有機薄膜太陽電池の開発へ
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有機薄膜太陽電池に用いられる電子アクセプター材料
Electron‒Accepting Materials for Organic Thin‒Film Solar Cells
松尾 豊 / 東京大学 大学院 理学系研究科 光電変換化学講座 特任教授
有機薄膜太陽電池のエネルギー変換効率の向上のため、電子アクセプター材料の研究開発が行われている。本稿では、フラーレン誘導体および非フラーレン系電子アクセプター材料について、フロンティア軌道エネルギーや立体構造の最適化を含む材料設計の指針と、この分野の最近の研究報告について紹介する。
1.はじめに
2.フラーレンが電子アクセプターとして優れる理由
3.高いLUMO準位をもつフラーレン誘導体
4.低いLUMO順位をもつフラーレン誘導体
5.非フラーレン電子アクセプター
6.おわりに
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有機薄膜太陽電池高効率化に向けたポリマー材料の開発動向
Development of Polymer Semiconductors toward High‒Efficiency Organic Photovoltaics
斎藤慎彦 / 広島大学 大学院 工学研究科
尾坂 格 / 広島大学 大学院 工学研究院 助教
瀧宮和男 / 広島大学 大学院 工学研究院 教授
有機薄膜太陽電池の高効率化に向けたポリマー材料の開発について、我々の取り組みを紹介する。特にチアゾロチアゾール系ポリマーを例に、分子量や側鎖が薄膜構造と素子特性に及ぼす影響について議論し、材料開発において如何に分子配向制御が重要であるか解説する。
1.はじめに
2.分子量と分子配向およびデバイス特性の相関関係
3.側鎖が配向およびOPV特性に及ぼす影響
4.まとめ
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有機薄膜太陽電池の高寿命化に向けた劣化機構解明
Degradation Analysis of Organic Solar Cells for Realization of their Long-term Durability
山成敏広 / (独)産業技術総合研究所 太陽光発電工学研究センター 先端産業プロセス・低コスト化チーム 研究員
変換効率10%を超えるような有機薄膜太陽電池の報告もされ、実用化に向けて、高寿命化(高耐久化)が重要な課題になってきている。本稿では、高分子塗布型有機薄膜太陽電池の高耐久化に向けた劣化機構に関する研究について紹介する。
1.はじめに
2.高分子系有機薄膜太陽電池の劣化評価
2.1 光照射下での劣化
2.1.1 疑似太陽光の連続照射
2.1.2 照射光波長依存性
2.2 大気中暗所保存での劣化
2.3 劣化部位の可視化
3.おわりに
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過酸化水素を用いた半導体封止用エポキシ樹脂の合成技術
Green Synthesis of Epoxide using H2O2 and its Application to Encapsulant of Semiconductor
今 喜裕 / (独)産業技術総合研究所 環境化学技術研究部門 精密有機反応制御第3 グループ 研究員
内田 博 / 昭和電工㈱ 事業開発センター 応用化学品研究所 コーポレートフェロー
佐藤一彦 / (独)産業技術総合研究所 環境化学技術研究部門 主幹研究員
過酸化水素を酸化剤に用いる触媒的酸化技術によって、有機塩素化合物の混入量を低減させたエポキシ樹脂の高効率合成に成功した。本開発エポキシ樹脂を使用した半導体パッケージは、高い絶縁信頼性を示すと共に、従来品と同レベルのTgなど機械的物性、および従来と同程度のエポキシモールディング材作成時の作業性を示した。
1.はじめに
2.過酸化水素を用いたハロゲンフリーエポキシ樹脂の製造
3.半導体封止材用エポキシ樹脂の評価
4.まとめ
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希土類不使用型新規蛍光体「ガイアフォトン(R)」の開発
Development of the New Fluorescent Substance without Rare Earth Elements ‘Gaiaphoton’
杉山公寿 / レンゴー㈱ 中央研究所 新素材研究グループ 部長代理
蛍光体はプラズマディスプレイ用、液晶バックライト用、ランプ用、あるいは真贋を判定する偽造防止用材料として使用されている。著者はゼオライトに、ある一定の条件で銀イオンを含有させたときに、紫外線または紫光照射により通常の環境下で可視光を発光し、希土類を全く含まない新たな蛍光体となることを見出した。
1.はじめに
2.銀イオン含有ゼオライトが光る
3.金属銀クラスター
4.ガイアフォトン(R)の発光特性
5.ガイアフォトン(R)のその他の特徴
6.ガイアフォトン(R)の用途
7.おわりに
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新しい光電子顕微鏡PEEMの開発とその特徴
Design and Construction of a New PEEM (Photo Electron Emission Microscopy)
津野勝重 / 北海道大学 触媒化学研究センター 特任教授
武藤正雄 / ㈱北海光電子 代表取締役
菅 育正 / ㈱管製作所 代表取締役社長
朝倉清高 / 北海道大学 触媒化学研究センター 表面構造化学研究部門 教授
新しい表面観察用光電子顕微鏡(PEEM)を開発した。3段静電レンズ系を有し、最大倍率1000倍、試料は10kVに加速される。本PEEMの特徴は、対物レンズの直後に手動コントラスト絞りを配し、試料表面の細かな電位変化による焦点面上のパターンの変化を像に反映させた。
1.はじめに
2.どんなPEEMを作るか
3.PEEMの構成
4.放出電子軌道のシミュレーション
5.凹凸のある試料の場合のシミュレーション
6.磁性体試料の観察
7.おわりに
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機能材料マーケットデータ
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太陽電池の開発動向
The Development Trend of a Solar Cell
1.市場動向
2.日本の出荷量
3.太陽光発電の世界別導入状況
4.タイプ別太陽電池の動向
4.1 シリコン系太陽電池
4.2 化合物系太陽電池(CIS、CIGS 太陽電池)
4.3 色素増感型太陽電池
4.4 有機薄膜太陽電池
4.5 量子ドット太陽電池
5.今後の太陽電池のトレンド
6.セル・モジュールの国内市場
7.太陽電池の周辺材料・技術の動向
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【特集】非真空プロセスで実現する低コスト太陽電池研究の最前線
Cutting-edge Research on Low-cost Solar Cell based on Non-vacuum Process
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特集にあたって
Introduction
尾﨑雅則 / 大阪大学 大学院 工学研究科 電気電子情報工学専攻 教授
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非真空プロセスで作製できる無機薄膜太陽電池の開発
Development of Inorganic Thin‒Film Solar Cells Made by Non‒Vacuum Processes
池田 茂 / 大阪大学 太陽エネルギー化学研究センター 准教授
松村道雄 / 大阪大学 太陽エネルギー化学研究センター 教授
非真空プロセスで製造できる無機系薄膜太陽電池は将来の太陽電池の有力な候補の一つであろう。そのような太陽電池の開発に向けて、いくつかの半導体材料、また異なる製造法が研究されている。本稿ではそれらの開発動向を概観するとともに、薄膜太陽電池としての期待が大きいCIS系およびCZTS太陽電池の現状について詳しく説明する。
1.はじめに
2.非真空プロセスでできる無機薄膜系太陽電池の種類とそれらの概要
3.CIGS系およびCZTS系
3.1 CIGS系太陽電池の概要
3.2 非真空プロセスによるCIGS系太陽電池の作製
3.2.1 微粒子塗布法
3.2.2 ヒドラジン溶液法
3.2.3 電気化学堆積法
3.3 CZTS系太陽電池への展開
4.おわりに
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有機薄膜太陽電池の現状、課題と展望
Progress in Organic Solar Cells
大西敏博 / 大阪大学 太陽エネルギー化学研究センター 招聘教授
有機薄膜太陽電池の一層の効率向上のために、光電荷分離機構まで遡った検討として、種々の共役系高分子で励起子拡散長を測定した。さらにC60との2層積層構造で、エネルギー準位と開放電圧の関係を検討した。材料毎に励起子拡散長を考慮した光活性層のミクロ相分離構造を設計することでより高い効率への実現が可能となる。
1.再生可能エネルギーを取り巻く環境
2.有機薄膜太陽電池への期待
3.有機薄膜太陽電池の開発の経緯
4.共役系高分子
5.発電機構からの高効率化のアプローチ
6.太陽エネルギー化学研究センターでの検討
6.1 励起子拡散長の見積もり
6.2 2層積層素子の特性
6.3 溶液積層型素子の検討
7.超高効率化への試み
8.競争力の高い有機薄膜太陽電池の開発へ
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有機薄膜太陽電池に用いられる電子アクセプター材料
Electron‒Accepting Materials for Organic Thin‒Film Solar Cells
松尾 豊 / 東京大学 大学院 理学系研究科 光電変換化学講座 特任教授
有機薄膜太陽電池のエネルギー変換効率の向上のため、電子アクセプター材料の研究開発が行われている。本稿では、フラーレン誘導体および非フラーレン系電子アクセプター材料について、フロンティア軌道エネルギーや立体構造の最適化を含む材料設計の指針と、この分野の最近の研究報告について紹介する。
1.はじめに
2.フラーレンが電子アクセプターとして優れる理由
3.高いLUMO準位をもつフラーレン誘導体
4.低いLUMO順位をもつフラーレン誘導体
5.非フラーレン電子アクセプター
6.おわりに
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有機薄膜太陽電池高効率化に向けたポリマー材料の開発動向
Development of Polymer Semiconductors toward High‒Efficiency Organic Photovoltaics
斎藤慎彦 / 広島大学 大学院 工学研究科
尾坂 格 / 広島大学 大学院 工学研究院 助教
瀧宮和男 / 広島大学 大学院 工学研究院 教授
有機薄膜太陽電池の高効率化に向けたポリマー材料の開発について、我々の取り組みを紹介する。特にチアゾロチアゾール系ポリマーを例に、分子量や側鎖が薄膜構造と素子特性に及ぼす影響について議論し、材料開発において如何に分子配向制御が重要であるか解説する。
1.はじめに
2.分子量と分子配向およびデバイス特性の相関関係
3.側鎖が配向およびOPV特性に及ぼす影響
4.まとめ
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有機薄膜太陽電池の高寿命化に向けた劣化機構解明
Degradation Analysis of Organic Solar Cells for Realization of their Long-term Durability
山成敏広 / (独)産業技術総合研究所 太陽光発電工学研究センター 先端産業プロセス・低コスト化チーム 研究員
変換効率10%を超えるような有機薄膜太陽電池の報告もされ、実用化に向けて、高寿命化(高耐久化)が重要な課題になってきている。本稿では、高分子塗布型有機薄膜太陽電池の高耐久化に向けた劣化機構に関する研究について紹介する。
1.はじめに
2.高分子系有機薄膜太陽電池の劣化評価
2.1 光照射下での劣化
2.1.1 疑似太陽光の連続照射
2.1.2 照射光波長依存性
2.2 大気中暗所保存での劣化
2.3 劣化部位の可視化
3.おわりに
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過酸化水素を用いた半導体封止用エポキシ樹脂の合成技術
Green Synthesis of Epoxide using H2O2 and its Application to Encapsulant of Semiconductor
今 喜裕 / (独)産業技術総合研究所 環境化学技術研究部門 精密有機反応制御第3 グループ 研究員
内田 博 / 昭和電工㈱ 事業開発センター 応用化学品研究所 コーポレートフェロー
佐藤一彦 / (独)産業技術総合研究所 環境化学技術研究部門 主幹研究員
過酸化水素を酸化剤に用いる触媒的酸化技術によって、有機塩素化合物の混入量を低減させたエポキシ樹脂の高効率合成に成功した。本開発エポキシ樹脂を使用した半導体パッケージは、高い絶縁信頼性を示すと共に、従来品と同レベルのTgなど機械的物性、および従来と同程度のエポキシモールディング材作成時の作業性を示した。
1.はじめに
2.過酸化水素を用いたハロゲンフリーエポキシ樹脂の製造
3.半導体封止材用エポキシ樹脂の評価
4.まとめ
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希土類不使用型新規蛍光体「ガイアフォトン(R)」の開発
Development of the New Fluorescent Substance without Rare Earth Elements ‘Gaiaphoton’
杉山公寿 / レンゴー㈱ 中央研究所 新素材研究グループ 部長代理
蛍光体はプラズマディスプレイ用、液晶バックライト用、ランプ用、あるいは真贋を判定する偽造防止用材料として使用されている。著者はゼオライトに、ある一定の条件で銀イオンを含有させたときに、紫外線または紫光照射により通常の環境下で可視光を発光し、希土類を全く含まない新たな蛍光体となることを見出した。
1.はじめに
2.銀イオン含有ゼオライトが光る
3.金属銀クラスター
4.ガイアフォトン(R)の発光特性
5.ガイアフォトン(R)のその他の特徴
6.ガイアフォトン(R)の用途
7.おわりに
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新しい光電子顕微鏡PEEMの開発とその特徴
Design and Construction of a New PEEM (Photo Electron Emission Microscopy)
津野勝重 / 北海道大学 触媒化学研究センター 特任教授
武藤正雄 / ㈱北海光電子 代表取締役
菅 育正 / ㈱管製作所 代表取締役社長
朝倉清高 / 北海道大学 触媒化学研究センター 表面構造化学研究部門 教授
新しい表面観察用光電子顕微鏡(PEEM)を開発した。3段静電レンズ系を有し、最大倍率1000倍、試料は10kVに加速される。本PEEMの特徴は、対物レンズの直後に手動コントラスト絞りを配し、試料表面の細かな電位変化による焦点面上のパターンの変化を像に反映させた。
1.はじめに
2.どんなPEEMを作るか
3.PEEMの構成
4.放出電子軌道のシミュレーション
5.凹凸のある試料の場合のシミュレーション
6.磁性体試料の観察
7.おわりに
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機能材料マーケットデータ
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太陽電池の開発動向
The Development Trend of a Solar Cell
1.市場動向
2.日本の出荷量
3.太陽光発電の世界別導入状況
4.タイプ別太陽電池の動向
4.1 シリコン系太陽電池
4.2 化合物系太陽電池(CIS、CIGS 太陽電池)
4.3 色素増感型太陽電池
4.4 有機薄膜太陽電池
4.5 量子ドット太陽電池
5.今後の太陽電池のトレンド
6.セル・モジュールの国内市場
7.太陽電池の周辺材料・技術の動向
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4,400円
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【特集】「心地良さ」を生み出す技術―感性重視型技術の最前線―
The Technologies for “Comfort”
― New Development of Sensitivity‒oriented Material Design ―
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特集にあたって
秋山庸子/大阪大学 大学院工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 講師
西嶋茂宏/大阪大学 大学院工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 教授
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―「心地良さ」をはかる―
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ちらつき知覚の変化に基づく簡易疲労計測技術
Mental Fatigue Evaluation in the Daily Life based on the Changes in Flicker
Perception Threshold
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岩木 直/(独)産業技術総合研究所 ヒューマンライフテクノロジー研究部門
研究グループ長
原田暢善/フリッカーヘルスマネジメント(株) 代表取締役
専用装置を用いた点滅光のちらつき知覚閾値の計測(フリッカー検査)は,疲労度合い
の定量的指標として,人間工学や産業衛生などの分野における研究ツールとして広く用い
られてきた。我々は,日常生活における実用的精神的疲労モニタリングの実現を目的とし
て,携帯端末などの汎用機器でのフリッカー検査を可能にする技術を開発した。
1.はじめに
2.ちらつき知覚のコントラストによる変化を用いた疲労検査
3.強制選択・上下法によるちらつき知覚閾値の決定方法
4.ネットワークを用いた日常疲労計測のためのプロトタイプシステム
5.まとめ
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繊維製品における心地良さの計測技術
Measurement Technology of Comfort on Product made of Fiber
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石丸園子/東洋紡(株) 総合研究所 コーポレート研究所 快適性工学センター 部長
「心地良さ」はあいまいな感覚用語で表現されるため,効率的に商品開発をすることが
難しい。そこで,主観評価法,生理評価法,機器評価法のそれぞれにおいて,感覚を数値
化する取り組みがされている。本報では,「心地良さ」の機器評価法,生理評価法の一例と,
その評価法を用いた商品開発事例について紹介する。
1.はじめに
2.心地良いと感じられる商品の開発手法
3.熱・水分特性に関する心地良さの数値化
4.肌触りに関する心地良さの数値化
5.圧力特性に関する心地良さの数値化
6.生理計測による心地良さの数値化
7.おわりに
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―「心地良さ」をつくる―
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感性を考慮したスキンケア化粧品設計
Formulation Studies of Skincare Products in Consideration of Sensitivity
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早瀬 基/(株)カネボウ化粧品 スキンケア研究所 主任研究員
スキンケア化粧品は「実用品」であるとともに「嗜好品」であり,その開発には顧客が
共感できる「感性的な価値」を考慮する必要がある。ここではスキンケア化粧品の処方設
計における「高級感」などの感性価値の評価ポイントと,五感や意識へアプローチするた
めの処方構成技術に関し解説を試みた。
1.はじめに
2.感性価値の評価
3.感性価値を化粧品へ付加するために必要な処方ポイント
3.1 五感へアプローチする方法
3.1.1 視覚へのアプローチ
3.1.2 嗅覚へのアプローチ
3.1.3 触覚へのアプローチ
3.2 意識へアプローチする方法
4.おわりに
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ヘアケア製品における感性設計―シャンプーのなめらかな洗いごごちを生み出す技術―
Sensitivity Design of Hair Care Products
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松江由香子/クラシエ ホームプロダクツ(株) ビューティケア研究所 第二研究部
主任研究員
消費者の嗜好調査から判明したシャンプー使用時の心地良さを感じる機能「なめらかな
指どおり」についての物理化学的に評価を行った。この機能を実現する手段であるコアセ
ルベート技術のメカニズムの検討と,「毛髪すべり性」を数値化し,処方開発に応用した
例を紹介する。
1.シャンプー基本機能
2.シャンプーの組成
3.心地良さを感じる機能
4.なめらかな指どおりとは
5.なめらかな指どおりを生み出す技術
6.コアセルベート
7.反力積分値による毛髪すべり性測定
8.シャンプーの感性機能設計
9.今後の展望
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―超高齢社会に求められる「心地良さ」―
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認知症高齢者の「心地良さ」と環境づくり
Comfortable Living Environment for Elderly Persons with Dementia
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白井みどり/大阪市立大学 大学院看護学研究科 教授
瓜崎美幸/認知症看護認定看護士
認知症高齢者は痛みや不快感,生活全般に対する違和感などをうまく伝えることができ
ない。しかし表情や行動を手がかりにその健康や生活上の欲求を理解し,「心地良さ」を
感じさせる環境によって「できること」を引き出すことが期待できる。認知症高齢者ケア
に関する研究のきっかけになることを期待し,その特徴と介入事例を解説する。
1.はじめに
2.認知症高齢者の特徴
2.1 認知症とは
2.2 認知症の症状
2.2.1 中核症状
2.2.2 BPSD
2.3 加齢に伴う変化
3.認知症高齢者の環境づくりに関する研究
3.1 認知症高齢者の環境づくりの意義・目的
3.2 認知症高齢者への環境支援のための指針(PEAP 日本版3)
3.3 環境づくりに関する介入研究の紹介
3.3.1 事例1
3.3.2 事例2
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
褥瘡予防寝具に求められる性能―シープスキン寝具の検討例―
Assessment for Characteristics of Bedsore Prevention Mattress
― Experimental Works on Bedsore Prevention Sheep Skin ―
-------------------------------------------------------------------------
木村裕和/(地独)大阪府立産業技術総合研究所 顧客サービス室 顧客サービス課
総括研究員
山本貴則/(地独)大阪府立産業技術総合研究所 製品信頼性科 主任研究員
少子高齢化の進行にともない寝たきりやそれに近い状態の要介護高齢者の増加が予測さ
れる。そのような状態の高齢者に頻発する褥瘡も深刻な問題の一つである。ここでは,心
地良い被介護生活を送るために褥瘡予防寝具に求められる性能について述べ,シープスキ
ン寝具を中心に行った高齢被験者実験の結果を紹介する。
1.はじめに
2.倫理的配慮
3.高齢被験者による実証実験と官能評価
4. 高齢被験者から得られた仙骨部接触圧および組織血流量と官能評価の関係
5. 高齢被験者の身体的特徴と仙骨部接触圧および組織血流量との関係
6.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
看工融合領域におけるロボットによる心地良さへの試み
Evaluation of Comfort using Robotics Technology for Nursing Engineering
-------------------------------------------------------------------------
山田憲嗣/大阪大学 大学院医学系研究科 特任教授
武田真季/大阪大学 大学院医学系研究科 大学院生
大野ゆう子/大阪大学 大学院医学系研究科 教授
医工連携が進み,医療機器・診断機器の性能は大幅に進歩してきている。しかし,現場
に一番近い看護業務は,依然として人の力と経験に頼ったままである。本稿では,工学的
なアプローチで看護業務を支える看工融合領域について述べ,その一例として,ロボット
による洗髪業務による看護と工学の連携について紹介する。
1.はじめに
2.看工融合領域
3.看工融合領域とロボット
3.1 洗髪ロボット
3.2 心地よさを評価するポイントについて(洗浄効果に着目)
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Material Report―R&D―
-------------------------------------------------------------------------
マテリアルキュレーション―材料情報の俯瞰的編集・活用による革新的な材料探索法―
Materials Curation: an Innovative Method for Material Search
by Exploring Material Information from a Comprehensive Viewpoint
-------------------------------------------------------------------------
吉武道子/(独)物質・材料研究機構 MANAナノエレクトロニクス材料ユニット
半導体デバイス材料グループ MANA研究者
情報が爆発的に増加し,多くの知識が埋没して有効活用できていない現状に対し,それ
らの知識(埋没知)を活用して新しい価値を生み出す手法として,「キュレーション」は
ビジネスの世界で脚光を浴びつつある。その手法を材料開発に取り入れようと「マテリア
ルキュレーション」を提案し,その概念を説明した。
1.はじめに
2.科学技術におけるキュレーション
3.マテリアルキュレーションの例
4.マテリアルキュレーションとデータベース・インフォマティクス
5.マテリアルキュレーションの方法論
6.材料の分析・解析や合成・加工法におけるマテリアルキュレーション
7.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
白金を使わない色素増感太陽電池
Dye‒sensitized Solar Cells without Using Platinum Counter Electrodes
-------------------------------------------------------------------------
白鳥世明/慶應義塾大学 理工学部 准教授
導電性高分子PEDOT‒PSS とカーボンブラックを用いて白金対極を使用しない色素増
感太陽電池を作製し,白金電極を用いた場合とほぼ同程度の性能を得た。カーボンブラッ
クはPEDOT‒PSS の表面積を増大させる役割を果たしていることが分かった。
1.はじめに
2.製膜方法および光電極作製方法
3.素子の組立および評価
4.カーボンブラック混合薄膜の評価
5.PEDOT‒PSS 溶液へのカーボンブラック添加の影響
6.Pt 対極との比較
7.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
Market Data
-------------------------------------------------------------------------
世界におけるスマートハウス関連の動向
The Trend of the Smart House Relation in the World
-------------------------------------------------------------------------
1.アメリカでの動き
2.ヨーロッパでの動き
3.中国での動き
The Technologies for “Comfort”
― New Development of Sensitivity‒oriented Material Design ―
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
秋山庸子/大阪大学 大学院工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 講師
西嶋茂宏/大阪大学 大学院工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 教授
-------------------------------------------------------------------------
―「心地良さ」をはかる―
-------------------------------------------------------------------------
ちらつき知覚の変化に基づく簡易疲労計測技術
Mental Fatigue Evaluation in the Daily Life based on the Changes in Flicker
Perception Threshold
-------------------------------------------------------------------------
岩木 直/(独)産業技術総合研究所 ヒューマンライフテクノロジー研究部門
研究グループ長
原田暢善/フリッカーヘルスマネジメント(株) 代表取締役
専用装置を用いた点滅光のちらつき知覚閾値の計測(フリッカー検査)は,疲労度合い
の定量的指標として,人間工学や産業衛生などの分野における研究ツールとして広く用い
られてきた。我々は,日常生活における実用的精神的疲労モニタリングの実現を目的とし
て,携帯端末などの汎用機器でのフリッカー検査を可能にする技術を開発した。
1.はじめに
2.ちらつき知覚のコントラストによる変化を用いた疲労検査
3.強制選択・上下法によるちらつき知覚閾値の決定方法
4.ネットワークを用いた日常疲労計測のためのプロトタイプシステム
5.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
繊維製品における心地良さの計測技術
Measurement Technology of Comfort on Product made of Fiber
-------------------------------------------------------------------------
石丸園子/東洋紡(株) 総合研究所 コーポレート研究所 快適性工学センター 部長
「心地良さ」はあいまいな感覚用語で表現されるため,効率的に商品開発をすることが
難しい。そこで,主観評価法,生理評価法,機器評価法のそれぞれにおいて,感覚を数値
化する取り組みがされている。本報では,「心地良さ」の機器評価法,生理評価法の一例と,
その評価法を用いた商品開発事例について紹介する。
1.はじめに
2.心地良いと感じられる商品の開発手法
3.熱・水分特性に関する心地良さの数値化
4.肌触りに関する心地良さの数値化
5.圧力特性に関する心地良さの数値化
6.生理計測による心地良さの数値化
7.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
―「心地良さ」をつくる―
-------------------------------------------------------------------------
感性を考慮したスキンケア化粧品設計
Formulation Studies of Skincare Products in Consideration of Sensitivity
-------------------------------------------------------------------------
早瀬 基/(株)カネボウ化粧品 スキンケア研究所 主任研究員
スキンケア化粧品は「実用品」であるとともに「嗜好品」であり,その開発には顧客が
共感できる「感性的な価値」を考慮する必要がある。ここではスキンケア化粧品の処方設
計における「高級感」などの感性価値の評価ポイントと,五感や意識へアプローチするた
めの処方構成技術に関し解説を試みた。
1.はじめに
2.感性価値の評価
3.感性価値を化粧品へ付加するために必要な処方ポイント
3.1 五感へアプローチする方法
3.1.1 視覚へのアプローチ
3.1.2 嗅覚へのアプローチ
3.1.3 触覚へのアプローチ
3.2 意識へアプローチする方法
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ヘアケア製品における感性設計―シャンプーのなめらかな洗いごごちを生み出す技術―
Sensitivity Design of Hair Care Products
-------------------------------------------------------------------------
松江由香子/クラシエ ホームプロダクツ(株) ビューティケア研究所 第二研究部
主任研究員
消費者の嗜好調査から判明したシャンプー使用時の心地良さを感じる機能「なめらかな
指どおり」についての物理化学的に評価を行った。この機能を実現する手段であるコアセ
ルベート技術のメカニズムの検討と,「毛髪すべり性」を数値化し,処方開発に応用した
例を紹介する。
1.シャンプー基本機能
2.シャンプーの組成
3.心地良さを感じる機能
4.なめらかな指どおりとは
5.なめらかな指どおりを生み出す技術
6.コアセルベート
7.反力積分値による毛髪すべり性測定
8.シャンプーの感性機能設計
9.今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
―超高齢社会に求められる「心地良さ」―
-------------------------------------------------------------------------
認知症高齢者の「心地良さ」と環境づくり
Comfortable Living Environment for Elderly Persons with Dementia
-------------------------------------------------------------------------
白井みどり/大阪市立大学 大学院看護学研究科 教授
瓜崎美幸/認知症看護認定看護士
認知症高齢者は痛みや不快感,生活全般に対する違和感などをうまく伝えることができ
ない。しかし表情や行動を手がかりにその健康や生活上の欲求を理解し,「心地良さ」を
感じさせる環境によって「できること」を引き出すことが期待できる。認知症高齢者ケア
に関する研究のきっかけになることを期待し,その特徴と介入事例を解説する。
1.はじめに
2.認知症高齢者の特徴
2.1 認知症とは
2.2 認知症の症状
2.2.1 中核症状
2.2.2 BPSD
2.3 加齢に伴う変化
3.認知症高齢者の環境づくりに関する研究
3.1 認知症高齢者の環境づくりの意義・目的
3.2 認知症高齢者への環境支援のための指針(PEAP 日本版3)
3.3 環境づくりに関する介入研究の紹介
3.3.1 事例1
3.3.2 事例2
4.おわりに
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褥瘡予防寝具に求められる性能―シープスキン寝具の検討例―
Assessment for Characteristics of Bedsore Prevention Mattress
― Experimental Works on Bedsore Prevention Sheep Skin ―
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木村裕和/(地独)大阪府立産業技術総合研究所 顧客サービス室 顧客サービス課
総括研究員
山本貴則/(地独)大阪府立産業技術総合研究所 製品信頼性科 主任研究員
少子高齢化の進行にともない寝たきりやそれに近い状態の要介護高齢者の増加が予測さ
れる。そのような状態の高齢者に頻発する褥瘡も深刻な問題の一つである。ここでは,心
地良い被介護生活を送るために褥瘡予防寝具に求められる性能について述べ,シープスキ
ン寝具を中心に行った高齢被験者実験の結果を紹介する。
1.はじめに
2.倫理的配慮
3.高齢被験者による実証実験と官能評価
4. 高齢被験者から得られた仙骨部接触圧および組織血流量と官能評価の関係
5. 高齢被験者の身体的特徴と仙骨部接触圧および組織血流量との関係
6.おわりに
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看工融合領域におけるロボットによる心地良さへの試み
Evaluation of Comfort using Robotics Technology for Nursing Engineering
-------------------------------------------------------------------------
山田憲嗣/大阪大学 大学院医学系研究科 特任教授
武田真季/大阪大学 大学院医学系研究科 大学院生
大野ゆう子/大阪大学 大学院医学系研究科 教授
医工連携が進み,医療機器・診断機器の性能は大幅に進歩してきている。しかし,現場
に一番近い看護業務は,依然として人の力と経験に頼ったままである。本稿では,工学的
なアプローチで看護業務を支える看工融合領域について述べ,その一例として,ロボット
による洗髪業務による看護と工学の連携について紹介する。
1.はじめに
2.看工融合領域
3.看工融合領域とロボット
3.1 洗髪ロボット
3.2 心地よさを評価するポイントについて(洗浄効果に着目)
4.おわりに
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Material Report―R&D―
-------------------------------------------------------------------------
マテリアルキュレーション―材料情報の俯瞰的編集・活用による革新的な材料探索法―
Materials Curation: an Innovative Method for Material Search
by Exploring Material Information from a Comprehensive Viewpoint
-------------------------------------------------------------------------
吉武道子/(独)物質・材料研究機構 MANAナノエレクトロニクス材料ユニット
半導体デバイス材料グループ MANA研究者
情報が爆発的に増加し,多くの知識が埋没して有効活用できていない現状に対し,それ
らの知識(埋没知)を活用して新しい価値を生み出す手法として,「キュレーション」は
ビジネスの世界で脚光を浴びつつある。その手法を材料開発に取り入れようと「マテリア
ルキュレーション」を提案し,その概念を説明した。
1.はじめに
2.科学技術におけるキュレーション
3.マテリアルキュレーションの例
4.マテリアルキュレーションとデータベース・インフォマティクス
5.マテリアルキュレーションの方法論
6.材料の分析・解析や合成・加工法におけるマテリアルキュレーション
7.おわりに
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白金を使わない色素増感太陽電池
Dye‒sensitized Solar Cells without Using Platinum Counter Electrodes
-------------------------------------------------------------------------
白鳥世明/慶應義塾大学 理工学部 准教授
導電性高分子PEDOT‒PSS とカーボンブラックを用いて白金対極を使用しない色素増
感太陽電池を作製し,白金電極を用いた場合とほぼ同程度の性能を得た。カーボンブラッ
クはPEDOT‒PSS の表面積を増大させる役割を果たしていることが分かった。
1.はじめに
2.製膜方法および光電極作製方法
3.素子の組立および評価
4.カーボンブラック混合薄膜の評価
5.PEDOT‒PSS 溶液へのカーボンブラック添加の影響
6.Pt 対極との比較
7.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
Market Data
-------------------------------------------------------------------------
世界におけるスマートハウス関連の動向
The Trend of the Smart House Relation in the World
-------------------------------------------------------------------------
1.アメリカでの動き
2.ヨーロッパでの動き
3.中国での動き
4,400円
―
【特集】
低温合成による新材料創製
―異分野横断で見える無機化学の可能性―
New Materials Development by Low Temperature Synthesis
― an Interdisciplinary Approach to Inorganic Chemistry ―
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
Introduction
-------------------------------------------------------------------------
陰山洋 / 京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 教授
-------------------------------------------------------------------------
水を溶媒に用いた機能性酸化物の低温合成のためのグリーンプレカーサーの開発
Development of “Green Precursors” for Low Temperature Synthesis of Functional Oxides using Water as a Solvent
-------------------------------------------------------------------------
小林 亮 / 東北大学 多元物質科学研究所 新機能無機物質探索研究センター 助教
垣花眞人 / 東北大学 多元物質科学研究所 新機能無機物質探索研究センター センター長;教授
中性の水を溶媒に用いた酸化物セラミックス材料の低温合成のための、新しいグリーンプレカーサーの開発に関する研究を紹介する。具体的には、難水溶性かつセラミックスの基幹元素であるチタン、タンタル、ビスマスの水溶性錯体、および、開発した各種水溶性錯体を用いたセラミックスの低温合成例について記述する。
【目次】
1. はじめに
2. 水溶性金属錯体の開発
2.1 水溶性チタン錯体
2.2 水溶性タンタル錯体
2.3 水溶性ビスマス錯体
3. 水溶性金属錯体を用いた機能性材料の低温合成
3.1 水溶性錯体を用いた複合酸化物の低温合成
3.2 水溶性チタン錯体を用いた酸化チタンの水熱合成
4. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
純鉄ナノ粒子の低温化学合成の現状と展望
Current Perspective on Low‒Temperature Synthesis of Fe Nanoparticles
-------------------------------------------------------------------------
小川智之 / 東北大学 大学院 工学研究科 電子工学専攻 助教
高飽和磁化を有し、かつ、ナノサイズの純鉄ナノ粒子は、将来の高品位・高機能デバイスなどへの応用に最適なナノ材料として注目されている。本稿では、低温化学合成による純鉄ナノ粒子の粒径制御技術と飽和磁化について、筆者らの成果を交えながら現状と課題を概観し、今後の展望について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 純鉄ナノ粒子の低温化学合成と粒径制御
3. 低温合成した純鉄ナノ粒子の飽和磁化とその粒径依存性
4. Fe(CO)5 熱分解法における純鉄ナノ粒子の生成・成長過程と高飽和磁化化指針
5. まとめと今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
原子配列制御による Si‒OH‒Al ブレンステッド酸点の高濃度合成
Synthesis of Concentrated Brønseted Acidic Sites by Controlling the Atomic Arrangement
-------------------------------------------------------------------------
大幸裕介 / 兵庫県立大学 物質系工学専攻 助教
シリカ―アルミナ複合体はその作製方法によって酸性度が大きく異なり、触媒活性などの向上にはSi‒O(H)‒Al ブレンステッド酸点の濃度を上げることが重要である。酸―塩基反応を利用してSi とAl 原子の配列制御を試みた。シリカ―アルミナ複合体の固体酸としての研究歴史などについても合わせて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. シリカ―アルミナ複合体
3. 酸―塩基反応法
4.AlCl3とSi(OC2H5)4 の反応
5.X 線光電子分光解析
6.水素ガス応答性
7.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
紫外レーザー照射を用いる酸化物材料の低温製膜
―結晶粒成長と配向制御―
Low Temperature Crystal Growth of Oxide Thin Films by using UV Lasers
-------------------------------------------------------------------------
中島智彦 / (独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 フレキシブル化学コーティング研究グループ 研究員
篠田健太郎 / (独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 フレキシブル化学コーティング研究グループ 研究員
土屋哲男 / (独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 フレキシブル化学コーティング研究グループ 研究グループ長
酸化物薄膜の低温製膜法の確立は次世代デバイスを構築していくために欠かせない。光MOD 法は化学溶液法と紫外パルスレーザー照射を組み合わせた手法であり、レーザー照射によって結晶化させることで製膜温度を大幅に低減することに成功している。レーザー照射下の結晶粒成長と配向制御の例を示し、結晶成長機構を概説する。
【目次】
1. はじめに
2. 光MOD 法を用いた酸化物薄膜成長の基本原理
2.1 エピタキシャル成長
2.2 多結晶成長
3. ナノ粒子光反応法
4. 光MOD 法による配向制御
-------------------------------------------------------------------------
有機溶媒中でのソルボサーマル法による金属酸化物ナノ結晶の低温合成
Synthesis of Metal Oxide Nanoparticles by Solvothermal Method in Organic Solvents under Mild Condition
-------------------------------------------------------------------------
細川三郎 / 京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 助教
1,4‒ブタンジオール中でのソルボサーマル法を利用することで、固相法や共沈法において必要不可欠であった焼成を施すことなく、極めて温和な条件で複合酸化物ナノ結晶が合成可能である。本処方は独特の反応機構により酸化物の結晶化および結晶成長が進行するため、新材料および新機能の開発の面で興味深い材料合成法である。
【目次】
1. はじめに
2. ソルボサーマル法による単分散微結晶の低温合成
3. ソルボサーマル法による欠陥構造を豊富に有する複合酸化物ナノ結晶の合成
4. ソルボサーマル法によるナノ蛍光体の合成
5. ソルボサーマル法による触媒材料の合成
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
電位‒pH 図を利用した無機材料液相合成プロセスの設計
Process Designing of Liquid‒Phase Synthesis of Inorganic Materials using Potential‒pH Diagrams
-------------------------------------------------------------------------
八木俊介 / 大阪府立大学 21 世紀科学研究機構 ナノ科学・材料研究センター 特別講師
液相中における無機材料の合成は、高温や真空を要さず低コストかつ環境に優しいプロセスとして古くから注目されてきた。無機材料の液相合成プロセスの設計には、電位‒pH図に代表されるポテンシャル図が非常に有効である。ここでは、いくつかの例を挙げ、実際に電位‒pH 図をプロセスの設計に応用する際の考え方についてご紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 電解法による金属材料の形成
3. 電解法による酸化物材料の形成1
4. 電解法による酸化物材料の形成2
5. 無電解法による薄膜材料の形成
6. 無電解法による金属ナノ粒子の形成
7. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
化学溶液堆積法による誘電体薄膜の作製
Preparation of Dielectric Thin Films by Chemical Solution Deposition
-------------------------------------------------------------------------
細倉匡 / ㈱村田製作所 技術・事業開発本部 材料開発統括部 材料開発2部 主任研究員
化学溶液堆積(CSD)法は安価、簡便、低エネルギーの手法で、大量生産を行うには欠かせないプロセスとして様々な膜形成に用いられている。近年、CSD 法を利用した誘電体薄膜の形成においてナノレベルでの制御が可能になってきており、革新的な機能性薄膜作製のキーテクノロジーとして期待されている。本稿ではCSD 法を用いてナノレベルでの制御をした誘電体薄膜作製例について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 機能性セラミックス薄膜の形成方法
3. 電気泳動法による機能性セラミックス薄膜の形成
3.1 電気泳動法によるチタン酸バリウムマイクロ構造体の作製
4. スピンコート法による機能性セラミックス薄膜の形成
4.1 スピンコート法による膜構造と配向性の制御
4.2 スピンコート法による誘電体超格子薄膜の作製
5. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
溶液に頼らない低温合成:新しい金属酸化物の開拓
Solventless Low Temperature Reactions for Novel Transition Metal Oxides
-------------------------------------------------------------------------
山本隆文 / 京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻
小林洋治 / 京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 助教
陰山洋 / 京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 教授
酸化物の合成には一般に高温固相反応法が用いられるが、近年は粒子径や多孔特性の制御、環境への負荷の軽減などの観点から、低温溶液反応をベースとする合成が盛んに用いられている。しかしながら、低温合成は、熱平衡相の壁を超えた“真に”新しい組成、構造を得ることにも威力を発揮する有効な手法である。本稿では、溶液を使わない低温反応、特に金属水素化物を低温還元剤として用いる新しい遷移金属酸化物の開発について、最新の成果を交えながら紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 固体で進行する低温反応
3. 平面四配位をもつ鉄酸化物
4. アナターゼ薄膜への大量電子注入
5. チタン酸バリウムの水素化
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Material Report―R&D―
-------------------------------------------------------------------------
震災復興に貢献する唾液コルチゾール測定器の開発
Salivary Cortisol Sensor for the Diagnosis of the Stress in Disaster
-------------------------------------------------------------------------
山口昌樹 / 岩手大学 大学院 工学研究科 バイオ・ロボティクス部門 教授
丹羽大介 / ローム㈱ 研究開発本部 ナノバイオニクス研究開発センター 副センター長
本稿では、経済産業省の国家プロジェクトの一つ「唾液バイオマーカーによるストレス関連疾患評価システムの開発」として進めている唾液コルチゾール測定器について報告する。これは、臨床現場で非侵襲的な即時診断に利用できるストレス関連疾患の評価技術を提供し、被災者のストレス関連疾患の発症を未然に防ぐことを目的としている。
【目次】
1. はじめに
2. 唾液と血液の相関性
3. 唾液コルチゾール測定器
3.1 測定原理
3.2 ストレス関連疾患との関連性
4. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
機能材料マーケットデータ
-------------------------------------------------------------------------
水処理用機能材の市場動向
Market Trend of Functional Material for Water Disposal
-------------------------------------------------------------------------
【目次】
1. はじめに
2. イオン交換体(イオン交換膜・イオン交換樹脂・イオン交換繊維)
2.1 イオン交換膜
2.1.1 概要
2.1.2 市場動向
2.2 イオン交換樹脂
2.2.1 概要
2.2.2 市場動向
2.2.3 企業動向
3. 活性炭
3.1 概要
3.2 市場動向
3.3 輸出入動向
3.4 用途動向
3.5 企業動向
低温合成による新材料創製
―異分野横断で見える無機化学の可能性―
New Materials Development by Low Temperature Synthesis
― an Interdisciplinary Approach to Inorganic Chemistry ―
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
Introduction
-------------------------------------------------------------------------
陰山洋 / 京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 教授
-------------------------------------------------------------------------
水を溶媒に用いた機能性酸化物の低温合成のためのグリーンプレカーサーの開発
Development of “Green Precursors” for Low Temperature Synthesis of Functional Oxides using Water as a Solvent
-------------------------------------------------------------------------
小林 亮 / 東北大学 多元物質科学研究所 新機能無機物質探索研究センター 助教
垣花眞人 / 東北大学 多元物質科学研究所 新機能無機物質探索研究センター センター長;教授
中性の水を溶媒に用いた酸化物セラミックス材料の低温合成のための、新しいグリーンプレカーサーの開発に関する研究を紹介する。具体的には、難水溶性かつセラミックスの基幹元素であるチタン、タンタル、ビスマスの水溶性錯体、および、開発した各種水溶性錯体を用いたセラミックスの低温合成例について記述する。
【目次】
1. はじめに
2. 水溶性金属錯体の開発
2.1 水溶性チタン錯体
2.2 水溶性タンタル錯体
2.3 水溶性ビスマス錯体
3. 水溶性金属錯体を用いた機能性材料の低温合成
3.1 水溶性錯体を用いた複合酸化物の低温合成
3.2 水溶性チタン錯体を用いた酸化チタンの水熱合成
4. おわりに
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純鉄ナノ粒子の低温化学合成の現状と展望
Current Perspective on Low‒Temperature Synthesis of Fe Nanoparticles
-------------------------------------------------------------------------
小川智之 / 東北大学 大学院 工学研究科 電子工学専攻 助教
高飽和磁化を有し、かつ、ナノサイズの純鉄ナノ粒子は、将来の高品位・高機能デバイスなどへの応用に最適なナノ材料として注目されている。本稿では、低温化学合成による純鉄ナノ粒子の粒径制御技術と飽和磁化について、筆者らの成果を交えながら現状と課題を概観し、今後の展望について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 純鉄ナノ粒子の低温化学合成と粒径制御
3. 低温合成した純鉄ナノ粒子の飽和磁化とその粒径依存性
4. Fe(CO)5 熱分解法における純鉄ナノ粒子の生成・成長過程と高飽和磁化化指針
5. まとめと今後の展望
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原子配列制御による Si‒OH‒Al ブレンステッド酸点の高濃度合成
Synthesis of Concentrated Brønseted Acidic Sites by Controlling the Atomic Arrangement
-------------------------------------------------------------------------
大幸裕介 / 兵庫県立大学 物質系工学専攻 助教
シリカ―アルミナ複合体はその作製方法によって酸性度が大きく異なり、触媒活性などの向上にはSi‒O(H)‒Al ブレンステッド酸点の濃度を上げることが重要である。酸―塩基反応を利用してSi とAl 原子の配列制御を試みた。シリカ―アルミナ複合体の固体酸としての研究歴史などについても合わせて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. シリカ―アルミナ複合体
3. 酸―塩基反応法
4.AlCl3とSi(OC2H5)4 の反応
5.X 線光電子分光解析
6.水素ガス応答性
7.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
紫外レーザー照射を用いる酸化物材料の低温製膜
―結晶粒成長と配向制御―
Low Temperature Crystal Growth of Oxide Thin Films by using UV Lasers
-------------------------------------------------------------------------
中島智彦 / (独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 フレキシブル化学コーティング研究グループ 研究員
篠田健太郎 / (独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 フレキシブル化学コーティング研究グループ 研究員
土屋哲男 / (独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 フレキシブル化学コーティング研究グループ 研究グループ長
酸化物薄膜の低温製膜法の確立は次世代デバイスを構築していくために欠かせない。光MOD 法は化学溶液法と紫外パルスレーザー照射を組み合わせた手法であり、レーザー照射によって結晶化させることで製膜温度を大幅に低減することに成功している。レーザー照射下の結晶粒成長と配向制御の例を示し、結晶成長機構を概説する。
【目次】
1. はじめに
2. 光MOD 法を用いた酸化物薄膜成長の基本原理
2.1 エピタキシャル成長
2.2 多結晶成長
3. ナノ粒子光反応法
4. 光MOD 法による配向制御
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有機溶媒中でのソルボサーマル法による金属酸化物ナノ結晶の低温合成
Synthesis of Metal Oxide Nanoparticles by Solvothermal Method in Organic Solvents under Mild Condition
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細川三郎 / 京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 助教
1,4‒ブタンジオール中でのソルボサーマル法を利用することで、固相法や共沈法において必要不可欠であった焼成を施すことなく、極めて温和な条件で複合酸化物ナノ結晶が合成可能である。本処方は独特の反応機構により酸化物の結晶化および結晶成長が進行するため、新材料および新機能の開発の面で興味深い材料合成法である。
【目次】
1. はじめに
2. ソルボサーマル法による単分散微結晶の低温合成
3. ソルボサーマル法による欠陥構造を豊富に有する複合酸化物ナノ結晶の合成
4. ソルボサーマル法によるナノ蛍光体の合成
5. ソルボサーマル法による触媒材料の合成
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
電位‒pH 図を利用した無機材料液相合成プロセスの設計
Process Designing of Liquid‒Phase Synthesis of Inorganic Materials using Potential‒pH Diagrams
-------------------------------------------------------------------------
八木俊介 / 大阪府立大学 21 世紀科学研究機構 ナノ科学・材料研究センター 特別講師
液相中における無機材料の合成は、高温や真空を要さず低コストかつ環境に優しいプロセスとして古くから注目されてきた。無機材料の液相合成プロセスの設計には、電位‒pH図に代表されるポテンシャル図が非常に有効である。ここでは、いくつかの例を挙げ、実際に電位‒pH 図をプロセスの設計に応用する際の考え方についてご紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 電解法による金属材料の形成
3. 電解法による酸化物材料の形成1
4. 電解法による酸化物材料の形成2
5. 無電解法による薄膜材料の形成
6. 無電解法による金属ナノ粒子の形成
7. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
化学溶液堆積法による誘電体薄膜の作製
Preparation of Dielectric Thin Films by Chemical Solution Deposition
-------------------------------------------------------------------------
細倉匡 / ㈱村田製作所 技術・事業開発本部 材料開発統括部 材料開発2部 主任研究員
化学溶液堆積(CSD)法は安価、簡便、低エネルギーの手法で、大量生産を行うには欠かせないプロセスとして様々な膜形成に用いられている。近年、CSD 法を利用した誘電体薄膜の形成においてナノレベルでの制御が可能になってきており、革新的な機能性薄膜作製のキーテクノロジーとして期待されている。本稿ではCSD 法を用いてナノレベルでの制御をした誘電体薄膜作製例について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 機能性セラミックス薄膜の形成方法
3. 電気泳動法による機能性セラミックス薄膜の形成
3.1 電気泳動法によるチタン酸バリウムマイクロ構造体の作製
4. スピンコート法による機能性セラミックス薄膜の形成
4.1 スピンコート法による膜構造と配向性の制御
4.2 スピンコート法による誘電体超格子薄膜の作製
5. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
溶液に頼らない低温合成:新しい金属酸化物の開拓
Solventless Low Temperature Reactions for Novel Transition Metal Oxides
-------------------------------------------------------------------------
山本隆文 / 京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻
小林洋治 / 京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 助教
陰山洋 / 京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 教授
酸化物の合成には一般に高温固相反応法が用いられるが、近年は粒子径や多孔特性の制御、環境への負荷の軽減などの観点から、低温溶液反応をベースとする合成が盛んに用いられている。しかしながら、低温合成は、熱平衡相の壁を超えた“真に”新しい組成、構造を得ることにも威力を発揮する有効な手法である。本稿では、溶液を使わない低温反応、特に金属水素化物を低温還元剤として用いる新しい遷移金属酸化物の開発について、最新の成果を交えながら紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 固体で進行する低温反応
3. 平面四配位をもつ鉄酸化物
4. アナターゼ薄膜への大量電子注入
5. チタン酸バリウムの水素化
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Material Report―R&D―
-------------------------------------------------------------------------
震災復興に貢献する唾液コルチゾール測定器の開発
Salivary Cortisol Sensor for the Diagnosis of the Stress in Disaster
-------------------------------------------------------------------------
山口昌樹 / 岩手大学 大学院 工学研究科 バイオ・ロボティクス部門 教授
丹羽大介 / ローム㈱ 研究開発本部 ナノバイオニクス研究開発センター 副センター長
本稿では、経済産業省の国家プロジェクトの一つ「唾液バイオマーカーによるストレス関連疾患評価システムの開発」として進めている唾液コルチゾール測定器について報告する。これは、臨床現場で非侵襲的な即時診断に利用できるストレス関連疾患の評価技術を提供し、被災者のストレス関連疾患の発症を未然に防ぐことを目的としている。
【目次】
1. はじめに
2. 唾液と血液の相関性
3. 唾液コルチゾール測定器
3.1 測定原理
3.2 ストレス関連疾患との関連性
4. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
機能材料マーケットデータ
-------------------------------------------------------------------------
水処理用機能材の市場動向
Market Trend of Functional Material for Water Disposal
-------------------------------------------------------------------------
【目次】
1. はじめに
2. イオン交換体(イオン交換膜・イオン交換樹脂・イオン交換繊維)
2.1 イオン交換膜
2.1.1 概要
2.1.2 市場動向
2.2 イオン交換樹脂
2.2.1 概要
2.2.2 市場動向
2.2.3 企業動向
3. 活性炭
3.1 概要
3.2 市場動向
3.3 輸出入動向
3.4 用途動向
3.5 企業動向
4,400円
―
【特集】 酸化物半導体の新しい応用展開
─酸化亜鉛,酸化ガリウム,さらに新しい材料を求めて─
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
-------------------------------------------------------------------------
藤田静雄/京都大学 大学院 工学研究科 光・電子理工学教育研究センター 教授
-------------------------------------------------------------------------
酸化亜鉛薄膜の放射線耐性
Radiation Hardness of Zinc Oxide
-------------------------------------------------------------------------
矢野満明/大阪工業大学 工学部 電子情報通信工学科 教授
小池一歩/大阪工業大学 工学部 電子情報通信工学科 准教授
佐々誠彦/大阪工業大学 工学部 電気電子システム工学科 教授
權田俊一/大阪大学 産業科学研究所 招聘教授
石神龍哉/ (財)若狭湾エネルギー研究センター 主任研究員
久米 恭/ (財)若狭湾エネルギー研究センター 主任研究員
半導体は放射線の入射によって特性が劣化するが,最近注目を集めている酸化亜鉛
は高い耐性を有することがわかった。酸化亜鉛では受光・発光デバイスや高出力トラ
ンジスタなどが試作されており、宇宙用途や原子炉用途などの放射線環境で使用する
機器への適用が期待される。
【目次】
1.はじめに
2.半導体デバイスと放射線
3.入射粒子のエネルギ損失過程と半導体の損傷
4.酸化亜鉛の特徴と放射線耐性
5.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
融液法による酸化ガリウム半導体基板の作製とその特性
β-Ga2O3 Semiconductor Substrate:Crystal Growth from Melt and Properties
-------------------------------------------------------------------------
島村清史/(独)物質・材料研究機構 光学単結晶グループ グループリーダー
Encarnacion G. Villora/(独)物質・材料研究機構 光学単結晶グループ 主任研究員
青木和夫/ (株)光波 取締役
一ノ瀬昇/早稲田大学 名誉教授;理工学術院総合研究所 顧問研究員
酸化ガリウム単結晶はGaN やSiC よりも大きなバンドギャップを有し,高い透明性と
導電性を併せ持つため,高輝度LED 用の導電性基板結晶やパワーデバイス素子用結晶
として期待される。本稿では酸化ガリウム単結晶に関するこれまでの開発経緯と、
次世代の半導体材料としての可能性を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.結晶育成と基礎物性
3.GaN 系薄膜の結晶成長
4.β-Ga2O3単結晶薄膜の結晶成長とp 型化
5.単結晶の大型化とLED 化,その後
6.まとめと今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
酸化ガリウム半導体の分子線エピタキシー(MBE)成長とショットキーダイオード
Molecular Beam Epitaxy of Semiconducting Gallium Oxide
and its Application to Schottky Barrier Diodes
-------------------------------------------------------------------------
佐々木公平/(株)タムラ製作所 コアテクノロジー本部 LED 開発室
;(独)情報通信研究機構
未来ICT 研究所 超高周波ICT 研究室
倉又朗人/(株)タムラ製作所 コアテクノロジー本部 LED 開発室 室長
増井建和/(株)光波 開発本部 光材料開発部 部長
Encarnacion G. Villora/(独)物質・材料研究機構 環境・エネルギー材料部門 光・電子材料ユニット 光学単結晶グループ 主任研究員
島村清史/(独)物質・材料研究機構 環境・エネルギー材料部門 光・電子材料ユニット 光学単結晶グループ グループリーダー
山腰茂伸/(株)タムラ製作所 コアテクノロジー本部 本部長
酸化ガリウム半導体の高速ホモエピタキシャル成長技術とn 型ドーピング技術を、
分子線エピタキシー(MBE)法を用いて開発した。基板面方位の検討により、3.5μm/h
以上の成長速度と、1016 ～ 1019cm-3 の広い範囲でのドナー濃度制御を実現した。
本技術を用いて試作したショットキーバリアダイオードは従来の報告値を大きく上回
る特性を示した。
【目次】
1.はじめに
2.β-Ga2O3 とは
2.1 パワーデバイス材料としての魅力
2.2 パワーデバイス応用への課題
3.試料作製条件
4.ホモエピタキシャル成長とデバイス試作結果
4.1 面方位と成長速度
4.2 高速成長
4.3 ホモエピタキシャル膜表面観察
4.4 n 型ドーピング
4.5 β-Ga2O3 SBDs
5.まとめと今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
酸化ガリウムトランジスタ
Gallium Oxide Transistors
-------------------------------------------------------------------------
東脇正高/ (独)情報通信研究機構 未来ICT 研究所 総括主任研究員
;(独)科学技術振興機構 さきがけ 研究員
佐々木公平/(株)タムラ製作所 コアテクノロジー本部 LED 開発室
;(独)情報通信研究機構 未来ICT 研究所
倉又朗人/(株)タムラ製作所 コアテクノロジー本部 LED 開発室 室長
増井建和/(株)光波 開発本部 光材料開発部 部長
山腰茂伸/(株)タムラ製作所 コアテクノロジー本部 本部長
酸化ガリウム(Ga2O3)は,そのワイドギャップに代表される優れた材料物性、およ
び融液成長法により単結晶基板が安価かつ簡便に作製可能であることから、次世代
パワーデバイス半導体材料として非常に有望である。本稿では、我々が世界に先駆
けて動作実証に成功したGa2O3トランジスタについて、背景、材料物性が示す可能性、
今後の展開を含めて解説する。
【目次】
1.はじめに
2.Ga2O3 のパワーデバイス半導体材料としての特徴
2.1 Ga2O3 とは?
2.2 物性値から検討したGa2O3 パワーデバイス特性の見込み
2.3 単結晶Ga2O3 基板の意義
2.4 SiC,GaN とGa2O3 パワーデバイス特性の比較
3.世界初の酸化ガリウムトランジスタの動作実証
4.今後の展開,まとめ
-------------------------------------------------------------------------
ミストを用いた薄膜作製法の開発と電子デバイス実証
Development of Thin Film Growth Method using “Mist”and its Application Demonstrated by the Electrical Device
-------------------------------------------------------------------------
川原村敏幸/高知工科大学 ナノテクノロジー研究所 講師
安定な原料を用いて、効率よく、信頼性が高い機能薄膜を,安価でメンテナンスが簡便な
装置で作製する技術の開発は、機能薄膜作製装置の開発者全員の望みではなかろうか。
これは、持続可能(サステイナブル)な社会発展にも不可欠な要素である。
ミストCVD法はそのような要望に応えるべく開発を進めてきた技術である。
【目次】
1.はじめに
2.ミストCVD 法の原理および特徴
2.1 ミスト法
2.2 ミスト法の位置付け
3.ミストCVD 法で活躍する装置
3.1 ホットウォール(HW)方式
3.2 リニアソース(LS)方式
3.2 リニアソース(LS)方式
4.ミストCVD 法で作製した薄膜
4.1 ミストCVD 法で作製した薄膜とその特性
4.2 FC 式ミストCVD システムで作製した薄膜の均一性
5.ミストCVD 法によるIGZO/AlOx 酸化物薄膜トランジスタ(FT)の作製15)
5.1 大気圧プロセスで薄膜トランジスタを作製する意義
5.2 ミストCVD 法によるIGZO/AlOx 酸化物TFT の作製
5.3 IGZO/AlOx 酸化物TFT の特性
6.ここまで解明したミスト法
7.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
酸化物ワイドギャップ半導体の将来展望
―酸化物プラズモニクスへの期待―
Perspectives of Oxide Wide Band Gap Semiconductors
―Possibility for Oxide Plasmonics―
-------------------------------------------------------------------------
田畑 仁/東京大学 大学院 工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻
;電気系工学専攻 教授
ワイドギャップ酸化物半導体であるZnO やITO における不純物ドーピング量を制御
することで、プラズマ周波数を可視から赤外域へ任意に制御できることを実験、理論
両面から検証した。水の結合状態の指標となる水酸基(OH 基)の合成振動モードに(近
赤外)にプラズマ周波数を設計し、従来の赤外分光法に比べて約150 倍の検出感度を
実現した。これは糖尿病診断に必須の血糖値計測を非接触で可能とする技術である。
【目次】
1.はじめに
2.酸化物材料の特徴
3.酸化物プラズモン
4.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Material Report―R&D―
-------------------------------------------------------------------------
99%以上のセシウムを除去するゼオCa 漆喰の開発および適用施設例
Development of the Zeo-Ca-Plaster Removing more than 99% Ce and
Application Institution Example
-------------------------------------------------------------------------
森村 毅/近畿大学 工学部 建築学科 非常勤講師
多賀 淳/近畿大学 薬学部 医療薬学科 薬品分析学研究室 講師
石渡俊二/近畿大学 薬学部 臨床薬学部門 実践臨床薬学分野 准教授
緒方文彦/近畿大学 薬学部 医療薬学科 公衆衛生学研究室 助教
この度の地震で東北の太平洋沿岸部は巨大津波で甚大な被害を蒙った。特に東京電力
福島第一原子力発電所の原子炉は、電源関係が破滅的な被害を蒙ったため原子炉内がダ
メージを受け、水素爆発によってセシウムが建屋と共に飛散し近隣の農作物・土壌・家
屋などに降り注ぎ、それが付着して甚大なセシウム汚染を引き起こした。そのため汚染
地域の建物・土壌・汚染水・瓦礫などの除染を早く実施し、帰参可能な状況を作り出す
ことが重要な課題になっている。そこで筆者らは確実に汚染物質(Cs やSr)を取り除く
素材の開発と、それを適用する除染施設例を示した。
【目次】
1.はじめに
2.過去の原発事故による除染処理
3.ゼオライト
4.ゼオCa 漆喰に至るまでの経緯
4.1 漆喰の特徴
4.2 ゼオライト漆喰
4.3 ゼオCa 漆喰
5.セシウム吸着性能試験
5.1 吸着板の種類と板総数
5.2 各種吸着板のセシウム透水試験
5.3 吸着試験体の透水試験結果
5.4 考察
6.ゼオCa 漆喰による除染施設例
6.1 容器方式
6.2 浄化槽方式(瓦礫対応型)
6.3 処分施設方式
7.結 び
-------------------------------------------------------------------------
Series 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(6)
-------------------------------------------------------------------------
フルエンスレートの理論的取り扱い
Theoretical Treatment of Fluence Rate
-------------------------------------------------------------------------
粟津邦男/大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 大学院
生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授
Steven L. Jacques/Oregon Health & Science University Departments of
Biomedical Engineering and Dermatology Professor
本多典広/大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻
間 久直/大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教
前回、フルエンスレートの定義,およびフルエンスレートの測定方法について述べた。
本稿では、フルエンスレートの理論的な扱いについて述べる。拡散近似を用いた吸収体
を含む散乱媒質中でのフルエンスレートの時空間分布、および定常解を得る方法を簡単
に紹介する。
【目次】
1.光の拡散理論について
1.1 光子密度
1.2 フィックの第1 法則
1.3 フィックの第2 法則
1.4 輸送理論とフィックの第1 法則とのつながり
1.5 拡散理論の限界
1.5.1 点光源付近での誤差
1.5.2 吸収物質による誤差
2.フルエンスレートの時空間分布
3.フルエンスレートの定常解
4.まとめ
2012 Vol. 32 『 機能材料』総目次 1 ～ 12 月号
─酸化亜鉛,酸化ガリウム,さらに新しい材料を求めて─
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
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藤田静雄/京都大学 大学院 工学研究科 光・電子理工学教育研究センター 教授
-------------------------------------------------------------------------
酸化亜鉛薄膜の放射線耐性
Radiation Hardness of Zinc Oxide
-------------------------------------------------------------------------
矢野満明/大阪工業大学 工学部 電子情報通信工学科 教授
小池一歩/大阪工業大学 工学部 電子情報通信工学科 准教授
佐々誠彦/大阪工業大学 工学部 電気電子システム工学科 教授
權田俊一/大阪大学 産業科学研究所 招聘教授
石神龍哉/ (財)若狭湾エネルギー研究センター 主任研究員
久米 恭/ (財)若狭湾エネルギー研究センター 主任研究員
半導体は放射線の入射によって特性が劣化するが,最近注目を集めている酸化亜鉛
は高い耐性を有することがわかった。酸化亜鉛では受光・発光デバイスや高出力トラ
ンジスタなどが試作されており、宇宙用途や原子炉用途などの放射線環境で使用する
機器への適用が期待される。
【目次】
1.はじめに
2.半導体デバイスと放射線
3.入射粒子のエネルギ損失過程と半導体の損傷
4.酸化亜鉛の特徴と放射線耐性
5.まとめ
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融液法による酸化ガリウム半導体基板の作製とその特性
β-Ga2O3 Semiconductor Substrate:Crystal Growth from Melt and Properties
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島村清史/(独)物質・材料研究機構 光学単結晶グループ グループリーダー
Encarnacion G. Villora/(独)物質・材料研究機構 光学単結晶グループ 主任研究員
青木和夫/ (株)光波 取締役
一ノ瀬昇/早稲田大学 名誉教授;理工学術院総合研究所 顧問研究員
酸化ガリウム単結晶はGaN やSiC よりも大きなバンドギャップを有し,高い透明性と
導電性を併せ持つため,高輝度LED 用の導電性基板結晶やパワーデバイス素子用結晶
として期待される。本稿では酸化ガリウム単結晶に関するこれまでの開発経緯と、
次世代の半導体材料としての可能性を紹介する。
【目次】
1.はじめに
2.結晶育成と基礎物性
3.GaN 系薄膜の結晶成長
4.β-Ga2O3単結晶薄膜の結晶成長とp 型化
5.単結晶の大型化とLED 化,その後
6.まとめと今後の展望
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酸化ガリウム半導体の分子線エピタキシー(MBE)成長とショットキーダイオード
Molecular Beam Epitaxy of Semiconducting Gallium Oxide
and its Application to Schottky Barrier Diodes
-------------------------------------------------------------------------
佐々木公平/(株)タムラ製作所 コアテクノロジー本部 LED 開発室
;(独)情報通信研究機構
未来ICT 研究所 超高周波ICT 研究室
倉又朗人/(株)タムラ製作所 コアテクノロジー本部 LED 開発室 室長
増井建和/(株)光波 開発本部 光材料開発部 部長
Encarnacion G. Villora/(独)物質・材料研究機構 環境・エネルギー材料部門 光・電子材料ユニット 光学単結晶グループ 主任研究員
島村清史/(独)物質・材料研究機構 環境・エネルギー材料部門 光・電子材料ユニット 光学単結晶グループ グループリーダー
山腰茂伸/(株)タムラ製作所 コアテクノロジー本部 本部長
酸化ガリウム半導体の高速ホモエピタキシャル成長技術とn 型ドーピング技術を、
分子線エピタキシー(MBE)法を用いて開発した。基板面方位の検討により、3.5μm/h
以上の成長速度と、1016 ～ 1019cm-3 の広い範囲でのドナー濃度制御を実現した。
本技術を用いて試作したショットキーバリアダイオードは従来の報告値を大きく上回
る特性を示した。
【目次】
1.はじめに
2.β-Ga2O3 とは
2.1 パワーデバイス材料としての魅力
2.2 パワーデバイス応用への課題
3.試料作製条件
4.ホモエピタキシャル成長とデバイス試作結果
4.1 面方位と成長速度
4.2 高速成長
4.3 ホモエピタキシャル膜表面観察
4.4 n 型ドーピング
4.5 β-Ga2O3 SBDs
5.まとめと今後の展望
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酸化ガリウムトランジスタ
Gallium Oxide Transistors
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東脇正高/ (独)情報通信研究機構 未来ICT 研究所 総括主任研究員
;(独)科学技術振興機構 さきがけ 研究員
佐々木公平/(株)タムラ製作所 コアテクノロジー本部 LED 開発室
;(独)情報通信研究機構 未来ICT 研究所
倉又朗人/(株)タムラ製作所 コアテクノロジー本部 LED 開発室 室長
増井建和/(株)光波 開発本部 光材料開発部 部長
山腰茂伸/(株)タムラ製作所 コアテクノロジー本部 本部長
酸化ガリウム(Ga2O3)は,そのワイドギャップに代表される優れた材料物性、およ
び融液成長法により単結晶基板が安価かつ簡便に作製可能であることから、次世代
パワーデバイス半導体材料として非常に有望である。本稿では、我々が世界に先駆
けて動作実証に成功したGa2O3トランジスタについて、背景、材料物性が示す可能性、
今後の展開を含めて解説する。
【目次】
1.はじめに
2.Ga2O3 のパワーデバイス半導体材料としての特徴
2.1 Ga2O3 とは?
2.2 物性値から検討したGa2O3 パワーデバイス特性の見込み
2.3 単結晶Ga2O3 基板の意義
2.4 SiC,GaN とGa2O3 パワーデバイス特性の比較
3.世界初の酸化ガリウムトランジスタの動作実証
4.今後の展開,まとめ
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ミストを用いた薄膜作製法の開発と電子デバイス実証
Development of Thin Film Growth Method using “Mist”and its Application Demonstrated by the Electrical Device
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川原村敏幸/高知工科大学 ナノテクノロジー研究所 講師
安定な原料を用いて、効率よく、信頼性が高い機能薄膜を,安価でメンテナンスが簡便な
装置で作製する技術の開発は、機能薄膜作製装置の開発者全員の望みではなかろうか。
これは、持続可能(サステイナブル)な社会発展にも不可欠な要素である。
ミストCVD法はそのような要望に応えるべく開発を進めてきた技術である。
【目次】
1.はじめに
2.ミストCVD 法の原理および特徴
2.1 ミスト法
2.2 ミスト法の位置付け
3.ミストCVD 法で活躍する装置
3.1 ホットウォール(HW)方式
3.2 リニアソース(LS)方式
3.2 リニアソース(LS)方式
4.ミストCVD 法で作製した薄膜
4.1 ミストCVD 法で作製した薄膜とその特性
4.2 FC 式ミストCVD システムで作製した薄膜の均一性
5.ミストCVD 法によるIGZO/AlOx 酸化物薄膜トランジスタ(FT)の作製15)
5.1 大気圧プロセスで薄膜トランジスタを作製する意義
5.2 ミストCVD 法によるIGZO/AlOx 酸化物TFT の作製
5.3 IGZO/AlOx 酸化物TFT の特性
6.ここまで解明したミスト法
7.まとめ
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酸化物ワイドギャップ半導体の将来展望
―酸化物プラズモニクスへの期待―
Perspectives of Oxide Wide Band Gap Semiconductors
―Possibility for Oxide Plasmonics―
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田畑 仁/東京大学 大学院 工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻
;電気系工学専攻 教授
ワイドギャップ酸化物半導体であるZnO やITO における不純物ドーピング量を制御
することで、プラズマ周波数を可視から赤外域へ任意に制御できることを実験、理論
両面から検証した。水の結合状態の指標となる水酸基(OH 基)の合成振動モードに(近
赤外)にプラズマ周波数を設計し、従来の赤外分光法に比べて約150 倍の検出感度を
実現した。これは糖尿病診断に必須の血糖値計測を非接触で可能とする技術である。
【目次】
1.はじめに
2.酸化物材料の特徴
3.酸化物プラズモン
4.おわりに
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Material Report―R&D―
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99%以上のセシウムを除去するゼオCa 漆喰の開発および適用施設例
Development of the Zeo-Ca-Plaster Removing more than 99% Ce and
Application Institution Example
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森村 毅/近畿大学 工学部 建築学科 非常勤講師
多賀 淳/近畿大学 薬学部 医療薬学科 薬品分析学研究室 講師
石渡俊二/近畿大学 薬学部 臨床薬学部門 実践臨床薬学分野 准教授
緒方文彦/近畿大学 薬学部 医療薬学科 公衆衛生学研究室 助教
この度の地震で東北の太平洋沿岸部は巨大津波で甚大な被害を蒙った。特に東京電力
福島第一原子力発電所の原子炉は、電源関係が破滅的な被害を蒙ったため原子炉内がダ
メージを受け、水素爆発によってセシウムが建屋と共に飛散し近隣の農作物・土壌・家
屋などに降り注ぎ、それが付着して甚大なセシウム汚染を引き起こした。そのため汚染
地域の建物・土壌・汚染水・瓦礫などの除染を早く実施し、帰参可能な状況を作り出す
ことが重要な課題になっている。そこで筆者らは確実に汚染物質(Cs やSr)を取り除く
素材の開発と、それを適用する除染施設例を示した。
【目次】
1.はじめに
2.過去の原発事故による除染処理
3.ゼオライト
4.ゼオCa 漆喰に至るまでの経緯
4.1 漆喰の特徴
4.2 ゼオライト漆喰
4.3 ゼオCa 漆喰
5.セシウム吸着性能試験
5.1 吸着板の種類と板総数
5.2 各種吸着板のセシウム透水試験
5.3 吸着試験体の透水試験結果
5.4 考察
6.ゼオCa 漆喰による除染施設例
6.1 容器方式
6.2 浄化槽方式(瓦礫対応型)
6.3 処分施設方式
7.結 び
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Series 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(6)
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フルエンスレートの理論的取り扱い
Theoretical Treatment of Fluence Rate
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粟津邦男/大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 大学院
生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授
Steven L. Jacques/Oregon Health & Science University Departments of
Biomedical Engineering and Dermatology Professor
本多典広/大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻
間 久直/大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教
前回、フルエンスレートの定義,およびフルエンスレートの測定方法について述べた。
本稿では、フルエンスレートの理論的な扱いについて述べる。拡散近似を用いた吸収体
を含む散乱媒質中でのフルエンスレートの時空間分布、および定常解を得る方法を簡単
に紹介する。
【目次】
1.光の拡散理論について
1.1 光子密度
1.2 フィックの第1 法則
1.3 フィックの第2 法則
1.4 輸送理論とフィックの第1 法則とのつながり
1.5 拡散理論の限界
1.5.1 点光源付近での誤差
1.5.2 吸収物質による誤差
2.フルエンスレートの時空間分布
3.フルエンスレートの定常解
4.まとめ
2012 Vol. 32 『 機能材料』総目次 1 ～ 12 月号
4,400円
―
【特集】 スマートフォン・タブレット端末を支えるテクノロジー
-------------------------------------------------------------------------
タッチパネルに使用される材料の開発動向
Development Trends for Material of Touchpanel
-------------------------------------------------------------------------
板倉義雄/(株)タッチパネル研究所 副社長
急成長の静電容量式タッチパネルの材料動向について解説する。日本はタッチパネルモ
ジュールのシェアは小さくなってきたが材料は他を圧倒している。また永らく使用されて
きたITO 導電膜はITO 代替が主電極に実用化されてきた。最近注目のフィルム基板・ガ
ラス基板の長短ならびに，新規光学フィルム材料動向について解説する。
【目次】
1．はじめに
2．導電材
2.1 センサー電極材― ITO フィルム
2.2 ITO 代替フィルム
2.3 周辺回路材料
3．光学フィルム
3.1 ハードコートフィルム・飛散防止フィルム
3.2 OCA・OCR
4．タッチパネル用そのほか材料
4.1 FPC 関連
4.2 保護ガラス・シート
5．今後の技術動向（総括）
-------------------------------------------------------------------------
液状型透明絶縁材料の開発
Development of Liquid Transparent Insulating Material for Touchpanel LCDs
-------------------------------------------------------------------------
谷口裕亮/(株)タムラ製作所 電子化学事業本部 開発本部 開発統括部
第2開発グループ マネージャー
スマートフォンに続いて，タブレットの需要により，タッチパネルは薄型化だけでなく
大型化の傾向にある。薄膜化を実現しながら，より大面積での均一な膜形成，そして生産
性を高めていくことが必要となる。直接塗布し，なおかつ接着も可能な透明絶縁材を開発・
改良していくことで，市場のニーズに応えていく。
【目次】
1．はじめに
2．開発コンセプト
3．製品ラインナップ
3.1 スクリーンタイプの開発
3.2 インクジェットタイプの開発
4．今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
ディスプレイ(タッチパネル・FPDなど)表面防汚・抗菌・ARコート膜技術の開発
Surface Technology Development for Displays “Antifouling, Antibacterial
and an Tireflection Coating”for Touch‒Panels and Flat Panel Displays
-------------------------------------------------------------------------
緒方四郎/サスティナブル・テクノロジー(株) 代表取締役 技術開発部門
近年，タッチパネル方式の情報コントロール機器が開発され，そのフェイス基板表面を
接触し操作するタイプでは，手（指）によって機能操作する。その表面に対する防汚技術
としての「親水」「親油」「静電反発」特性を利用した技術を紹介する。
【目次】
1．はじめに
2．STi・TPZ 防汚技術の特色
2.1 防汚技術の特色
2.2 STi・TPZ 防汚技術の技術コンセプト
2.3 STi 防汚技術とフッ素防汚技術の違い
3．機能化膜の形成方法とその特色
3.1 「親水」「親油」「両性電荷」チタニア・シリカ複合金属膜の特色
3.2 「両性電荷」形成原理
4．「親水」「親油」「両性電荷」防汚基本性能
5．反射率低減高透過技術の性能
6．今後の課題
-------------------------------------------------------------------------
リチウムイオン二次電池の蓄電容量を高めるバインダー
The Binder which Can Increase the Accumulation‒of‒electricity Capacity
of a Rechargeable Lithium‒ion Battery
-------------------------------------------------------------------------
荒井健次/日本ゼオン(株) 総合開発センター 高機能材料第2研究所 エナジー材料1チーム チームリーダー
多田 充/日本ゼオン(株) 総合開発センター 高機能材料第2研究所 所長
高機能化が急激に進んでいるスマートフォンやタブレット端末のバッテリーには，その
高いエネルギー密度によりリチウムイオン二次電池が広く採用されているが，近年さらに
蓄電容量を高めることが要求されている。本稿では，電極の高密度化，高容量活物質の活
用など蓄電容量を高める正極および負極用バインダーについて紹介する。
【目次】
1．はじめに
2．リチウムイオン二次電池内のバインダー
3．負極用バインダー
3.1 負極用バインダーの特徴
3.2 スラリー作製上の留意点
3.3 乾燥工程上の留意点
3.4 負極用バインダーの電池性能への影響事例
3.5 シリコン系活物質による高容量化
3.5.1 シリコン系活物質を活用する上での課題
3.5.2 シリコン系活物質向け新規バインダーによる寿命特性向上
4．正極用バインダー
5．おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Material Report―R&D―
-------------------------------------------------------------------------
PZTを超える圧電性能を持つ非鉛系圧電セラミックスの開発は可能か?
―PZTの圧電特性を超えるための材料設計指針の新提案―
Possibility of New Development of Lead‒free Piezoelectric Ceramics with
Higher Performance over PZT Ceramics ― New Proposal of Material Design
Direction for High Performance Piezoceramics beyond PZT Ceramics ―
-------------------------------------------------------------------------
和田智志/山梨大学 大学院医学工学総合研究部 教授
PZT を超える圧電特性を非鉛系圧電セラミックスで実現する，つい最近まで夢物語で
絶対に無理だと考えられてきたこの定説が今覆されようとしている。本稿ではPZT の高
い圧電特性の起源と考えられている組成相境界（MPB）構造，すなわち複合ドメイン構
造を紹介し，その上でPZT の圧電特性を超える理想的な微構造とそれを実現する手法を
提案する。さらに，実際にその微構造（ナノ―マクロ複合ドメイン構造）を実現すること
で，PZT を超える巨大電気歪み導入の成功について報告する。
【目次】
1．はじめに
2．PZT セラミックスに存在する組成相境界（MPB）による圧電特性向上機構
3．ドメインエンジニアリングによる圧電特性向上機構
4．ナノドメインエンジニアリングによる高性能非鉛系圧電セラミックスの創生
4.1 BT‒BMT‒BFO 系セラミックスの作製とキャラクタリゼーション
4.2 BT‒BMT‒BF 系セラミックスの誘電・圧電特性
5．おわりに
-------------------------------------------------------------------------
不揮発性青色発光常温液体を母体とする白色発光インクの開発
Development of White Emitting Ink based on Nonvolatile, Blue Emitting, Room Temperature Liquid Material
-------------------------------------------------------------------------
中西尚志/(独)物質・材料研究機構 高分子材料ユニット 有機材料グループ 主幹研究員
電力消費全体の約20% を占める照明装置については，温室効果ガス排出量低減のため
革新的な材料・技術の向上が望まれている。中でも白色に光る有機材料は，白熱電球や蛍
光灯に代わる次世代照明の光源材料として期待が高く，加工プロセスの観点からは，高輝
度な白色発光を簡便な方法で調製できる有機材料であることが望まれている。本研究では，
青色発光する不揮発性の液体内に少量の固体色素を混ぜ込む非常に簡単な操作のみで良質
に白色発光する材料の開発に至った。
【目次】
1．はじめに
2．常温液状有機材料
3．青色発光OPV 常温液体の創製
4．不揮発性白色発光液体の開発
5．今後の応用展開
-------------------------------------------------------------------------
π共役系デンドリマーのキャリア移動特性
Carrier Transport Property for π‒Conjugated Dendrimers
-------------------------------------------------------------------------
水崎真伸/シャープ(株) 研究開発本部 表示技術研究所 主事
p‒フェニレンビニレンによってデンドロンを構成し，ジフェニルアミノ基によって末
端基を構成するデンドリマーを新規に合成した。合成したデンドリマーは有機溶媒に可溶
であり，薄膜状態でキャリア移動特性および発光特性を示すことから有機EL 用材料とし
て期待される。本稿では，デンドリマーの分子形状とキャリア移動特性の関係について調
べたので紹介する。
【目次】
1．はじめに
2．導電性デンドリマー
3．キャリア輸送特性
4．発光特性
5．おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Series 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(5)
-------------------------------------------------------------------------
フルエンス測定
Fluence Measurement
-------------------------------------------------------------------------
粟津邦男/大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻;大学院 生命機能研究科;
臨床医工学融合研究教育センター 教授
Steven L. Jacques/Oregon Health & Science University Department of Biomedical Engineering
and Dermatology Professor
本多典広/大阪大学 大学院 工学研究科
間 久直/大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教
光技術を医療へ応用する際，どのように光が生体組織内を伝搬し，どの程度光エネルギ
ーが生体組織内へ伝わるのかを定量的に理解することは重要である。この際，フルエンス
の概念の理解が重要となる。本稿では，フルエンスの定義や散乱媒体中でのフルエンスの
測定方法について述べる。
【目次】
1．フルエンスの定義
1.1 パワー密度
1.2 フルエンスレート
2．散乱媒体内でのフルエンスの測定方法
2.1 アイソトロピックコレクター
2.2 アイソトロピックコレクターの較正
2.3 アイソトロピックコレクターを用いた測定例
3．まとめ
-------------------------------------------------------------------------
タッチパネルに使用される材料の開発動向
Development Trends for Material of Touchpanel
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板倉義雄/(株)タッチパネル研究所 副社長
急成長の静電容量式タッチパネルの材料動向について解説する。日本はタッチパネルモ
ジュールのシェアは小さくなってきたが材料は他を圧倒している。また永らく使用されて
きたITO 導電膜はITO 代替が主電極に実用化されてきた。最近注目のフィルム基板・ガ
ラス基板の長短ならびに，新規光学フィルム材料動向について解説する。
【目次】
1．はじめに
2．導電材
2.1 センサー電極材― ITO フィルム
2.2 ITO 代替フィルム
2.3 周辺回路材料
3．光学フィルム
3.1 ハードコートフィルム・飛散防止フィルム
3.2 OCA・OCR
4．タッチパネル用そのほか材料
4.1 FPC 関連
4.2 保護ガラス・シート
5．今後の技術動向（総括）
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液状型透明絶縁材料の開発
Development of Liquid Transparent Insulating Material for Touchpanel LCDs
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谷口裕亮/(株)タムラ製作所 電子化学事業本部 開発本部 開発統括部
第2開発グループ マネージャー
スマートフォンに続いて，タブレットの需要により，タッチパネルは薄型化だけでなく
大型化の傾向にある。薄膜化を実現しながら，より大面積での均一な膜形成，そして生産
性を高めていくことが必要となる。直接塗布し，なおかつ接着も可能な透明絶縁材を開発・
改良していくことで，市場のニーズに応えていく。
【目次】
1．はじめに
2．開発コンセプト
3．製品ラインナップ
3.1 スクリーンタイプの開発
3.2 インクジェットタイプの開発
4．今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
ディスプレイ(タッチパネル・FPDなど)表面防汚・抗菌・ARコート膜技術の開発
Surface Technology Development for Displays “Antifouling, Antibacterial
and an Tireflection Coating”for Touch‒Panels and Flat Panel Displays
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緒方四郎/サスティナブル・テクノロジー(株) 代表取締役 技術開発部門
近年，タッチパネル方式の情報コントロール機器が開発され，そのフェイス基板表面を
接触し操作するタイプでは，手（指）によって機能操作する。その表面に対する防汚技術
としての「親水」「親油」「静電反発」特性を利用した技術を紹介する。
【目次】
1．はじめに
2．STi・TPZ 防汚技術の特色
2.1 防汚技術の特色
2.2 STi・TPZ 防汚技術の技術コンセプト
2.3 STi 防汚技術とフッ素防汚技術の違い
3．機能化膜の形成方法とその特色
3.1 「親水」「親油」「両性電荷」チタニア・シリカ複合金属膜の特色
3.2 「両性電荷」形成原理
4．「親水」「親油」「両性電荷」防汚基本性能
5．反射率低減高透過技術の性能
6．今後の課題
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リチウムイオン二次電池の蓄電容量を高めるバインダー
The Binder which Can Increase the Accumulation‒of‒electricity Capacity
of a Rechargeable Lithium‒ion Battery
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荒井健次/日本ゼオン(株) 総合開発センター 高機能材料第2研究所 エナジー材料1チーム チームリーダー
多田 充/日本ゼオン(株) 総合開発センター 高機能材料第2研究所 所長
高機能化が急激に進んでいるスマートフォンやタブレット端末のバッテリーには，その
高いエネルギー密度によりリチウムイオン二次電池が広く採用されているが，近年さらに
蓄電容量を高めることが要求されている。本稿では，電極の高密度化，高容量活物質の活
用など蓄電容量を高める正極および負極用バインダーについて紹介する。
【目次】
1．はじめに
2．リチウムイオン二次電池内のバインダー
3．負極用バインダー
3.1 負極用バインダーの特徴
3.2 スラリー作製上の留意点
3.3 乾燥工程上の留意点
3.4 負極用バインダーの電池性能への影響事例
3.5 シリコン系活物質による高容量化
3.5.1 シリコン系活物質を活用する上での課題
3.5.2 シリコン系活物質向け新規バインダーによる寿命特性向上
4．正極用バインダー
5．おわりに
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Material Report―R&D―
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PZTを超える圧電性能を持つ非鉛系圧電セラミックスの開発は可能か?
―PZTの圧電特性を超えるための材料設計指針の新提案―
Possibility of New Development of Lead‒free Piezoelectric Ceramics with
Higher Performance over PZT Ceramics ― New Proposal of Material Design
Direction for High Performance Piezoceramics beyond PZT Ceramics ―
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和田智志/山梨大学 大学院医学工学総合研究部 教授
PZT を超える圧電特性を非鉛系圧電セラミックスで実現する，つい最近まで夢物語で
絶対に無理だと考えられてきたこの定説が今覆されようとしている。本稿ではPZT の高
い圧電特性の起源と考えられている組成相境界（MPB）構造，すなわち複合ドメイン構
造を紹介し，その上でPZT の圧電特性を超える理想的な微構造とそれを実現する手法を
提案する。さらに，実際にその微構造（ナノ―マクロ複合ドメイン構造）を実現すること
で，PZT を超える巨大電気歪み導入の成功について報告する。
【目次】
1．はじめに
2．PZT セラミックスに存在する組成相境界（MPB）による圧電特性向上機構
3．ドメインエンジニアリングによる圧電特性向上機構
4．ナノドメインエンジニアリングによる高性能非鉛系圧電セラミックスの創生
4.1 BT‒BMT‒BFO 系セラミックスの作製とキャラクタリゼーション
4.2 BT‒BMT‒BF 系セラミックスの誘電・圧電特性
5．おわりに
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不揮発性青色発光常温液体を母体とする白色発光インクの開発
Development of White Emitting Ink based on Nonvolatile, Blue Emitting, Room Temperature Liquid Material
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中西尚志/(独)物質・材料研究機構 高分子材料ユニット 有機材料グループ 主幹研究員
電力消費全体の約20% を占める照明装置については，温室効果ガス排出量低減のため
革新的な材料・技術の向上が望まれている。中でも白色に光る有機材料は，白熱電球や蛍
光灯に代わる次世代照明の光源材料として期待が高く，加工プロセスの観点からは，高輝
度な白色発光を簡便な方法で調製できる有機材料であることが望まれている。本研究では，
青色発光する不揮発性の液体内に少量の固体色素を混ぜ込む非常に簡単な操作のみで良質
に白色発光する材料の開発に至った。
【目次】
1．はじめに
2．常温液状有機材料
3．青色発光OPV 常温液体の創製
4．不揮発性白色発光液体の開発
5．今後の応用展開
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π共役系デンドリマーのキャリア移動特性
Carrier Transport Property for π‒Conjugated Dendrimers
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水崎真伸/シャープ(株) 研究開発本部 表示技術研究所 主事
p‒フェニレンビニレンによってデンドロンを構成し，ジフェニルアミノ基によって末
端基を構成するデンドリマーを新規に合成した。合成したデンドリマーは有機溶媒に可溶
であり，薄膜状態でキャリア移動特性および発光特性を示すことから有機EL 用材料とし
て期待される。本稿では，デンドリマーの分子形状とキャリア移動特性の関係について調
べたので紹介する。
【目次】
1．はじめに
2．導電性デンドリマー
3．キャリア輸送特性
4．発光特性
5．おわりに
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Series 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(5)
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フルエンス測定
Fluence Measurement
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粟津邦男/大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻;大学院 生命機能研究科;
臨床医工学融合研究教育センター 教授
Steven L. Jacques/Oregon Health & Science University Department of Biomedical Engineering
and Dermatology Professor
本多典広/大阪大学 大学院 工学研究科
間 久直/大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教
光技術を医療へ応用する際，どのように光が生体組織内を伝搬し，どの程度光エネルギ
ーが生体組織内へ伝わるのかを定量的に理解することは重要である。この際，フルエンス
の概念の理解が重要となる。本稿では，フルエンスの定義や散乱媒体中でのフルエンスの
測定方法について述べる。
【目次】
1．フルエンスの定義
1.1 パワー密度
1.2 フルエンスレート
2．散乱媒体内でのフルエンスの測定方法
2.1 アイソトロピックコレクター
2.2 アイソトロピックコレクターの較正
2.3 アイソトロピックコレクターを用いた測定例
3．まとめ
4,400円
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【特集】マルチスケール多孔質材料―多様な組成における構造制御と応用展開―
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特集にあたって
Introduction
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中西和樹/京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 准教授
金森主祥/京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 助教
-------------------------------------------------------------------------
多結晶性セラミックスモノリスの階層的多孔構造制御
Controlling Hierarchical Porosity in Polycrystalline Ceramics Monoliths
-------------------------------------------------------------------------
中西和樹/京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 准教授
多結晶セラミックス組成をもつ階層的多孔構造モノリスの作製法について，金属アルコ
キシドおよび金属塩を出発物質とした相分離を伴うゾル─ ゲル過程による，いくつかの
酸化物系，リン酸塩系の例を述べた。添加される高分子成分が，相分離誘起剤およびゲル
網目の支持成分として重要な役割を果たす。
【目次】
1．はじめに
2．加水分解と縮合・析出反応の制御
3．酸化チタン系
4．酸化アルミニウム系
5．酸化鉄系への拡張
6．アパタイトおよびリン酸塩系
7．おわりに
-------------------------------------------------------------------------
有機―無機ハイブリッドエアロゲルの開発と断熱材への応用
Development of Organic-inorganic Hybrid Aerogels and their Application to Thermal Insulators
-------------------------------------------------------------------------
金森主祥/京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 助教
中西和樹/京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 准教授
エアロゲルは熱伝導率が最も低い固体として知られているが，エネルギー問題が深刻化
する昨今，高性能断熱材としての応用が期待されている。本研究では有機─ 無機ハイブ
リッド組成による簡便なエアロゲルの作製に成功し，従来のシリカエアロゲルや有機高分
子エアロゲルよりも安価で安定した製造・供給の可能性が見えてきた。
【目次】
1．はじめに
2．MSQ エアロゲルの作製
3．得られたMSQ エアロゲルの構造・物性
4．MSQ エアロゲルの機械的特性と常圧乾燥の可能性
5．断熱材としての応用に向けて
6．まとめ
-------------------------------------------------------------------------
電極材料
Materials for Batteries
-------------------------------------------------------------------------
金村聖志/首都大学東京 大学院 都市環境科学研究科 分子応用化学域 教授
電池の電極は細孔を有する多孔質電極であり，この多孔性に依存して電池性能が大きく
変化する。本解説では，燃料電池や蓄電池の電極構造について紹介し，どのようにして実
用電極が作製されるのかについて紹介する。また，多孔性電極を使用することによる問題
点や利点について述べる。
【目次】
1．はじめに
2．電気化学システムの三次元化
3．食塩電解用の電極
4．燃料電池における多孔性電極
5．電池における多孔性電極
5.1 鉛蓄電池
5.2 リチウムイオン電池
6．リチウムイオン電池用材料の多孔性
7．まとめ
-------------------------------------------------------------------------
規則構造性カーボンナノ細孔体
Nano Porous Carbon of Structural Regularity
-------------------------------------------------------------------------
金子克美/信州大学 エキゾチック・ナノカーボン創成と応用プロジェクト拠点
特別特任教授
二村竜祐/信州大学 エキゾチック・ナノカーボン創成と応用プロジェクト拠点
博士研究員
カーボン細孔体は一般に規則構造性がないとされるが，近年カーボンナノチューブを筆
頭に，X 線回折を生ずる規則性カーボン細孔体が知られるようになった。また活性炭素繊
維やカーバイド由来カーボンなどは相当に細孔径分布が狭く，全く規則性がないわけでは
ない。これら細孔性カーボンの特徴と吸着性の原理，および吸着作用について概説する。
【目次】
1．はじめに
2．カーボン細孔体の特徴
3．相互作用ポテンシャル場
4．前吸着分子による吸着増強メカニズム
5．活性炭素繊維とカーバイド由来カーボン
6．鋳型カーボン
7．ミクロおよびメソ細孔性カーボン
8．ナノチューブとナノホーン
-------------------------------------------------------------------------
光機能性を有するメソポーラス有機シリカの合成と応用
Synthesis and Application of Optically-Functionalized Periodic Mesoporous Organosilicas
-------------------------------------------------------------------------
谷 孝夫/(株)豊田中央研究所 総合企画室 主任研究員
稲垣伸二/(株)豊田中央研究所 稲垣特別研究室 室長・シニアフェロー
メソポーラス有機シリカ（PMO）は，有機無機ハイブリッド骨格と規則メソ細孔構造
を有する新規な機能性材料である。骨格に導入する有機分子の機能と，細孔内に固定する
物質の機能を組み合わせることで多彩な機能構築が可能である。本稿では，最近研究の進
展が著しい光機能性PMO について，その設計・合成から物性・応用まで我々の最近の研
究成果を幅広く紹介する。また，光機能以外の最近のPMO 高機能化の事例として，PMO
骨格への金属配位性，電子機能性付与についても触れる。これら機能性PMO は，新規な
光エネルギー変換材料や電子機能材料として，今後の発展が期待される。
【目次】
1．はじめに
2．光捕集アンテナ機能
3．多色発光性蛍光材料
4．光触媒反応系
4.1 光捕集型光触媒反応系
4.2 ドナー／アクセプタ型光触媒反応系
5．そのほかの機能性PMO
5.1 金属配位性PMO
5.2 電子機能性PMO
6．まとめ
-------------------------------------------------------------------------
メソポーラス構造を有するナノ粒子
Nanoparticles with Mesoporous Structures
-------------------------------------------------------------------------
黒田一幸/早稲田大学 理工学術院 先進理工学研究科 応用化学専攻 教授
山田紘理/早稲田大学 大学院 先進理工学研究科 応用化学専攻
メソポーラス物質は，組成の多様性，種々のメソ構造，容易な形態制御，種々の機能発
現，多彩な応用可能性があり，極めて多くの研究がなされている。最近メソポーラス構造
を有するナノ粒子の研究が盛んになってきている。本稿では，それらの背景，作製方法，
分散性などについて最近の報告例を中心に紹介する。
【目次】
1．メソポーラスシリカ
2．メソポーラスシリカへの有機基の導入
3．メソポーラスシリカナノ粒子の作製
3.1 メソポーラスシリカナノ粒子の粒径制御
3.2 メソポーラスシリカナノ粒子の細孔径制御
4．メソポーラスシリカナノ粒子の分散性
5．メソポーラスナノ粒子の展開
5.1 組成制御
5.2 機能性ナノ粒子の内包
6．おわりに
-------------------------------------------------------------------------
導電性を有するチタン酸化物モノリス
Conductive Titanium Oxide Monoliths
-------------------------------------------------------------------------
北田 敦/京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 博士課程
(現在は,工学研究科 材料工学専攻 助教)
長谷川丈二/京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 博士課程
(現在は,工学研究科 物質エネルギー化学専攻 博士研究員)
陰山 洋/京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 教授
多孔性酸化物モノリスは，これまではシリカなどの絶縁体に対する研究例がほとんどで
あった。我々は，絶縁体である多孔性二酸化チタン（TiO2）モノリスに対して，酸素ゲッ
ターを用いる簡便な反応を施すことによって，マクロ多孔性を維持したまま一連のTinO2n－1
（n＝2, 3, 4, 6）のモノリスを，それぞれ単相で得ることに成功した。得られたモノリス
試料は高い電子伝導性をもち，細孔特性の精密制御も原理的に可能であるため，種々の電
気化学反応の電極材料として有効であると考えられる。
【目次】
1．なぜチタン酸化物か？
2．既存の多孔性酸化物モノリス
3．前駆体を利用した反応
4．合成方法
5．酸素欠損モノリス
6．おわりに
-------------------------------------------------------------------------
バイオベースポリマー多孔体
Porous Materials based on Bio-based Polymers
-------------------------------------------------------------------------
宇山 浩/大阪大学 大学院 工学研究科 応用化学専攻 教授
貫通した孔と骨格から構成され，網目状の共連続構造をもつ一体型の多孔体（モノリス）
は高い通気性・通液性，強度，比表面積といった特性を有する次世代多孔材料として注目
されている。本稿ではポリ乳酸，微生物産生ポリエステルといったバイオベースポリマー
を含む様々なポリマーのモノリス作製技術と用途展開について概説する。
【目次】
1．はじめに
2．バイオベースポリマーモノリスの作製
3．機能性モノリスの開発
4．おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Material Report―R&D―
-------------------------------------------------------------------------
超伝導状態になる炭素系フラーレン繊維
Superconducting Fullerene Nanowhiskers
-------------------------------------------------------------------------
竹屋浩幸/(独)物質・材料研究機構 超伝導線材ユニット ナノフロンティア材料グループ 主席研究員
宮澤薫一/(独)物質・材料研究機構 先端材料プロセスユニット フラーレン工学グループ グループリーダー
高野義彦/(独)物質・材料研究機構 超伝導線材ユニット ナノフロンティア材料グループ グループリーダー
フラーレン自体の超伝導は既に1991 年に発見されていたが，今回初めて液─ 液界面析
出法で作成したフラーレンナノウィスカーという髭状の細長いファイバー状のものに，カ
リウムをドープすることにより超伝導になることを実証した。これまでのフラーレンと比
較して，ドープ反応の完結が早く，特性が良いことを中心に解説する。
【目次】
1．はじめに
2．実験に用いた物質と評価の方法
3.1 フラレーンナノウィスカーC60NW のモルフォロジー
3.2 磁化測定および粉末X 線回折によるK ドープ反応の追跡
3.3 臨界電流密度
4．おわりに
-------------------------------------------------------------------------
Series 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(4)
-------------------------------------------------------------------------
生体組織内での光伝搬
Light Distribution in Biological Tissues
-------------------------------------------------------------------------
粟津邦男/大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻;
大学院 生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授
Steven L. Jacques/Oregon Health & Science University Department of Biomedical Engineering and Dermatology Professor
本多典広/大阪大学 大学院 工学研究科
間 久直/大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教
生体組織内における光の伝搬を理解することは光を用いた診断・治療において非常に重
要である。前回までに生体組織には吸収物質が含まれ，また，生体組織は散乱体であるこ
とを示した（機能材料4，5，6 月号参照）。この生体組織の吸収のしやすさを吸収係数と
して，また，散乱のしやすさを換算散乱係数として数値化した光学特性値について述べて
きた。ここでは，生体組織中での光の伝搬について，光と吸収物質，および散乱媒質との
相互作用という観点から考察する。
【目次】
1．生体組織内での光の振舞い
2．生体組織内における光の伝搬の時間変化
3．定常状態での生体組織内における光強度分布
4．まとめ
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特集にあたって
Introduction
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中西和樹/京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 准教授
金森主祥/京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 助教
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多結晶性セラミックスモノリスの階層的多孔構造制御
Controlling Hierarchical Porosity in Polycrystalline Ceramics Monoliths
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中西和樹/京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 准教授
多結晶セラミックス組成をもつ階層的多孔構造モノリスの作製法について，金属アルコ
キシドおよび金属塩を出発物質とした相分離を伴うゾル─ ゲル過程による，いくつかの
酸化物系，リン酸塩系の例を述べた。添加される高分子成分が，相分離誘起剤およびゲル
網目の支持成分として重要な役割を果たす。
【目次】
1．はじめに
2．加水分解と縮合・析出反応の制御
3．酸化チタン系
4．酸化アルミニウム系
5．酸化鉄系への拡張
6．アパタイトおよびリン酸塩系
7．おわりに
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有機―無機ハイブリッドエアロゲルの開発と断熱材への応用
Development of Organic-inorganic Hybrid Aerogels and their Application to Thermal Insulators
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金森主祥/京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 助教
中西和樹/京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 准教授
エアロゲルは熱伝導率が最も低い固体として知られているが，エネルギー問題が深刻化
する昨今，高性能断熱材としての応用が期待されている。本研究では有機─ 無機ハイブ
リッド組成による簡便なエアロゲルの作製に成功し，従来のシリカエアロゲルや有機高分
子エアロゲルよりも安価で安定した製造・供給の可能性が見えてきた。
【目次】
1．はじめに
2．MSQ エアロゲルの作製
3．得られたMSQ エアロゲルの構造・物性
4．MSQ エアロゲルの機械的特性と常圧乾燥の可能性
5．断熱材としての応用に向けて
6．まとめ
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電極材料
Materials for Batteries
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金村聖志/首都大学東京 大学院 都市環境科学研究科 分子応用化学域 教授
電池の電極は細孔を有する多孔質電極であり，この多孔性に依存して電池性能が大きく
変化する。本解説では，燃料電池や蓄電池の電極構造について紹介し，どのようにして実
用電極が作製されるのかについて紹介する。また，多孔性電極を使用することによる問題
点や利点について述べる。
【目次】
1．はじめに
2．電気化学システムの三次元化
3．食塩電解用の電極
4．燃料電池における多孔性電極
5．電池における多孔性電極
5.1 鉛蓄電池
5.2 リチウムイオン電池
6．リチウムイオン電池用材料の多孔性
7．まとめ
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規則構造性カーボンナノ細孔体
Nano Porous Carbon of Structural Regularity
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金子克美/信州大学 エキゾチック・ナノカーボン創成と応用プロジェクト拠点
特別特任教授
二村竜祐/信州大学 エキゾチック・ナノカーボン創成と応用プロジェクト拠点
博士研究員
カーボン細孔体は一般に規則構造性がないとされるが，近年カーボンナノチューブを筆
頭に，X 線回折を生ずる規則性カーボン細孔体が知られるようになった。また活性炭素繊
維やカーバイド由来カーボンなどは相当に細孔径分布が狭く，全く規則性がないわけでは
ない。これら細孔性カーボンの特徴と吸着性の原理，および吸着作用について概説する。
【目次】
1．はじめに
2．カーボン細孔体の特徴
3．相互作用ポテンシャル場
4．前吸着分子による吸着増強メカニズム
5．活性炭素繊維とカーバイド由来カーボン
6．鋳型カーボン
7．ミクロおよびメソ細孔性カーボン
8．ナノチューブとナノホーン
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光機能性を有するメソポーラス有機シリカの合成と応用
Synthesis and Application of Optically-Functionalized Periodic Mesoporous Organosilicas
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谷 孝夫/(株)豊田中央研究所 総合企画室 主任研究員
稲垣伸二/(株)豊田中央研究所 稲垣特別研究室 室長・シニアフェロー
メソポーラス有機シリカ（PMO）は，有機無機ハイブリッド骨格と規則メソ細孔構造
を有する新規な機能性材料である。骨格に導入する有機分子の機能と，細孔内に固定する
物質の機能を組み合わせることで多彩な機能構築が可能である。本稿では，最近研究の進
展が著しい光機能性PMO について，その設計・合成から物性・応用まで我々の最近の研
究成果を幅広く紹介する。また，光機能以外の最近のPMO 高機能化の事例として，PMO
骨格への金属配位性，電子機能性付与についても触れる。これら機能性PMO は，新規な
光エネルギー変換材料や電子機能材料として，今後の発展が期待される。
【目次】
1．はじめに
2．光捕集アンテナ機能
3．多色発光性蛍光材料
4．光触媒反応系
4.1 光捕集型光触媒反応系
4.2 ドナー／アクセプタ型光触媒反応系
5．そのほかの機能性PMO
5.1 金属配位性PMO
5.2 電子機能性PMO
6．まとめ
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メソポーラス構造を有するナノ粒子
Nanoparticles with Mesoporous Structures
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黒田一幸/早稲田大学 理工学術院 先進理工学研究科 応用化学専攻 教授
山田紘理/早稲田大学 大学院 先進理工学研究科 応用化学専攻
メソポーラス物質は，組成の多様性，種々のメソ構造，容易な形態制御，種々の機能発
現，多彩な応用可能性があり，極めて多くの研究がなされている。最近メソポーラス構造
を有するナノ粒子の研究が盛んになってきている。本稿では，それらの背景，作製方法，
分散性などについて最近の報告例を中心に紹介する。
【目次】
1．メソポーラスシリカ
2．メソポーラスシリカへの有機基の導入
3．メソポーラスシリカナノ粒子の作製
3.1 メソポーラスシリカナノ粒子の粒径制御
3.2 メソポーラスシリカナノ粒子の細孔径制御
4．メソポーラスシリカナノ粒子の分散性
5．メソポーラスナノ粒子の展開
5.1 組成制御
5.2 機能性ナノ粒子の内包
6．おわりに
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導電性を有するチタン酸化物モノリス
Conductive Titanium Oxide Monoliths
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北田 敦/京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 博士課程
(現在は,工学研究科 材料工学専攻 助教)
長谷川丈二/京都大学 大学院 理学研究科 化学専攻 博士課程
(現在は,工学研究科 物質エネルギー化学専攻 博士研究員)
陰山 洋/京都大学 大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 教授
多孔性酸化物モノリスは，これまではシリカなどの絶縁体に対する研究例がほとんどで
あった。我々は，絶縁体である多孔性二酸化チタン（TiO2）モノリスに対して，酸素ゲッ
ターを用いる簡便な反応を施すことによって，マクロ多孔性を維持したまま一連のTinO2n－1
（n＝2, 3, 4, 6）のモノリスを，それぞれ単相で得ることに成功した。得られたモノリス
試料は高い電子伝導性をもち，細孔特性の精密制御も原理的に可能であるため，種々の電
気化学反応の電極材料として有効であると考えられる。
【目次】
1．なぜチタン酸化物か？
2．既存の多孔性酸化物モノリス
3．前駆体を利用した反応
4．合成方法
5．酸素欠損モノリス
6．おわりに
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バイオベースポリマー多孔体
Porous Materials based on Bio-based Polymers
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宇山 浩/大阪大学 大学院 工学研究科 応用化学専攻 教授
貫通した孔と骨格から構成され，網目状の共連続構造をもつ一体型の多孔体（モノリス）
は高い通気性・通液性，強度，比表面積といった特性を有する次世代多孔材料として注目
されている。本稿ではポリ乳酸，微生物産生ポリエステルといったバイオベースポリマー
を含む様々なポリマーのモノリス作製技術と用途展開について概説する。
【目次】
1．はじめに
2．バイオベースポリマーモノリスの作製
3．機能性モノリスの開発
4．おわりに
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Material Report―R&D―
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超伝導状態になる炭素系フラーレン繊維
Superconducting Fullerene Nanowhiskers
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竹屋浩幸/(独)物質・材料研究機構 超伝導線材ユニット ナノフロンティア材料グループ 主席研究員
宮澤薫一/(独)物質・材料研究機構 先端材料プロセスユニット フラーレン工学グループ グループリーダー
高野義彦/(独)物質・材料研究機構 超伝導線材ユニット ナノフロンティア材料グループ グループリーダー
フラーレン自体の超伝導は既に1991 年に発見されていたが，今回初めて液─ 液界面析
出法で作成したフラーレンナノウィスカーという髭状の細長いファイバー状のものに，カ
リウムをドープすることにより超伝導になることを実証した。これまでのフラーレンと比
較して，ドープ反応の完結が早く，特性が良いことを中心に解説する。
【目次】
1．はじめに
2．実験に用いた物質と評価の方法
3.1 フラレーンナノウィスカーC60NW のモルフォロジー
3.2 磁化測定および粉末X 線回折によるK ドープ反応の追跡
3.3 臨界電流密度
4．おわりに
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Series 生体組織光学―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―(4)
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生体組織内での光伝搬
Light Distribution in Biological Tissues
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粟津邦男/大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻;
大学院 生命機能研究科;臨床医工学融合研究教育センター 教授
Steven L. Jacques/Oregon Health & Science University Department of Biomedical Engineering and Dermatology Professor
本多典広/大阪大学 大学院 工学研究科
間 久直/大阪大学 大学院 工学研究科 附属高度人材育成センター 助教
生体組織内における光の伝搬を理解することは光を用いた診断・治療において非常に重
要である。前回までに生体組織には吸収物質が含まれ，また，生体組織は散乱体であるこ
とを示した（機能材料4，5，6 月号参照）。この生体組織の吸収のしやすさを吸収係数と
して，また，散乱のしやすさを換算散乱係数として数値化した光学特性値について述べて
きた。ここでは，生体組織中での光の伝搬について，光と吸収物質，および散乱媒質との
相互作用という観点から考察する。
【目次】
1．生体組織内での光の振舞い
2．生体組織内における光の伝搬の時間変化
3．定常状態での生体組織内における光強度分布
4．まとめ
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