機能材料 発売日・バックナンバー

著者一覧
小林弘典　　(国研)産業技術総合研究所　
秋本順二　　(国研)産業技術総合研究所　
武内正隆　　(株)水素パワー
安部浩司　　山口大学　
西川聡　　帝人(株)
金田拓也　　日本ゼオン(株)
樋口弘幸　　出光興産(株)


目次
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【特集】EV普及のカギとなるLiB部材開発

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車載用リチウムイオン二次電池の最近の動向と今後の展望
Recent Trends and Future Prospects for LIB for Electric Vehicles

　近年,中国と欧州を中心に電動車両の導入が急速に進んでいる。高エネルギー密度であるLIBが駆動電源として全面的に搭載されていることから,車載用LIBの今後の大幅な市場拡大が期待されている。本稿では,車載用LIBの最近の動向と今後の展望について技術的視点を中心に紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　リチウムイオン二次電池の原理と特徴
3　車載用LIBの運用方法とセル設計
4　硫化物系全固体LIB への期待と課題
5　産業技術総合研究所電池技術研究部門での取り組み
6　おわりに

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正極材料酸化物の結晶構造と充放電特性
Crystal Structure and Property of Cathode Materials

　リチウムイオン電池の正極材料について,車載用途としての展開が期待されているニッケル系正極や,コバルト酸リチウム,マンガンスピネル,オリビン系正極などの現行の正極材料,および次世代正極材料候補として最近検討されている高電位を活用した材料系について,それらの結晶構造と充放電特性の特徴を中心に紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　現行正極材料
　2.1　コバルト酸リチウム
　2.2　ニッケル系正極
　2.3　マンガンスピネル系正極
　2.4　オリビン系正極
3　次世代正極材料候補
　3.1　高電位スピネル型化合物
　3.2　高電位リン酸化合物
　3.3　高容量層状岩塩型化合物
4　まとめ

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負極
Anode
　
　今後の電気自動車(EV)普及のためのリチウムイオン電池(LIB)の方向性としては充電後の航続距離の延長のための高エネルギー密度化がもっとも重要である。また,EVの普及に伴い,充電時間が長いと充電ステーションの数が足りなくなり,充電時間短縮のための,LIBの低抵抗・急速充電特性の向上がより必要になってくる。負極材もこれらのLIBの方向性を達成する特性が要求されている。すなわち,負極材としては,単位重量あたりのLi挿入量が大きいこと(エネルギー密度向上),Li挿入(充電)時に金属Li(デンドライト)析出が起こりにくいこと(急速充電特性)が重要である。

【目次】
1　はじめに
2　LIB 負極材料の開発状況
　2.1　LIB負極材料の種類と代表特性
　2.2　負極材の高エネルギー密度化
　2.3　負極材の高入出力化
　　2.3.1　黒鉛負極の高入出力化
　　2.3.2　LTO 負極での高入出力化
3　まとめと今後

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電解液添加剤の技術トレンド
Technical Trends of Electrolyte Additives

　1999年,電極表面を制御する「機能性電解液(Functional Electrolytes)」の概念を提唱して以来,リチウムイオン二次電池の性能は飛躍的に向上した。現在では,電解液の研究=添加剤の研究と言っても過言ではなく,電池性能を最大限引き出す最終すり合わせ可能な材料として益々重要になっている。

【目次】
1　序論
2　ベース電解液の高純度化
3　負極の界面制御の必要性
4　負極の表面コーティングの落とし穴
5　添加剤VC 使用の注意点
6　添加剤PS の間違った見解
7　正極用添加剤
8　安全性向上添加剤(過充電防止)
9　不燃化・難燃化の期待と限界
10　抵抗低減添加剤
11　おわりに

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セパレータ
Separator

　本稿では,EV普及のカギとなるLIB部材開発という観点からセパレータに関してポリエチレン微多孔膜から近年の機能層コートセパレータへ至る歴史的な経緯も含めた技術概要を述べた。機能層コートセパレータに関しては,耐熱コート及び接着コートセパレータについて述べているが,これらの技術的特徴のみならず,今後,重要となる改善点もEV用電池適用を念頭に言及した。

【目次】
1　はじめに
2　ポリエチレン微多孔膜
3　機能層コートセパレータ
　3.1　機能層コート技術概要
　3.2　耐熱層コーティング
　3.3　接着層コーティング
4　おわりに
　
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リチウムイオン電池用機能性バインダー技術の開発
Highly-functionalized Binder for Lithium Ion Battery

　近年,機能性バインダーがリチウムイオン電池の性能を大きく左右することが広く認知され始め,固液界面の反応を制御するための機能性材料として大いに注目を集めている。本稿ではリチウムイオン電池の高機能化に寄与するバインダー技術について実例を交えながら紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　負極バインダー
　2.1　負極バインダーの役割
　2.2　負極バインダーによる電極膨らみ抑制
　2.3　負極バインダーによるリチウム析出抑制
3　正極バインダー
　3.1　正極バインダーの役割
　3.2　水系正極バインダーによる高電位下での寿命特性改善
4　機能層バインダー
　4.1　機能層の役割
　4.2　機能層による電解液の注液性向上
5　おわりに

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硫化物系固体電解質
Sulfur-based Solid Electrolytes

　地球温暖化対策として車両電動化が必須でありその実現には車載電池の高性能化が鍵となる。現在,車載電池の一番手としてリチウムイオン電池の適用が進められているが,電動車両のより一層の普及拡大に向けては解決すべき課題も多い。我々はリチウムイオン電池の全固体化が電動化社会実現に大きく貢献するものと考え,そのキーマテリアルである硫化物系固体電解質の開発を進めている。本稿では硫化物系固体電解質の特徴と弊社における開発事例をいくつか紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　硫化物系固体電解質の特徴
3　熱融着によるイオン伝導度向上
4　耐水性と伝導性のバランス向上
5　ハロゲン添加系ガラスセラミクス型固体電解質
6　アルジロダイト結晶型固体電解質
7　全固体電池への適用例
8　まとめ

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[Market Data]

発泡剤の市場動向

1　化学発泡剤
　1.1　概要
　1.2　需要動向
　1.3　メーカー動向
2　物理発泡剤ほか
　2.1　概要
　　2.1.1　超臨界流体
　　2.1.2　熱膨張性マイクロカプセル
　　2.1.3　HFO-1233zd(ハイドロフルオロオレフィン)
　2.2　需要動向
　2.3　メーカー動向

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[Material Profile]

ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)
ポリブチレンサクシネート

著者一覧
中村太郎　　中央大学　
奥井学　　中央大学　
櫻井良　　(株)ブリヂストン
大野信吾　　(株)ブリヂストン
齋藤直樹　　秋田県立大学　
千葉正毅　　千葉科学研究所　
和氣美紀夫　　(有)Wits　
奥崎秀典　　山梨大学　
田原健二　　九州大学　
田辺淳也　　凸版印刷(株)　　


目次
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【特集】進化する人工筋肉の最新動向

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巻頭言
Preface

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軸方向繊維強化型人工筋肉とアシストへの応用
Straight Fiber Type Artificial Muscle and its Application to Assistive Device

　本稿では,人工筋肉アクチュエータのひとつである軸方向繊維強化型人工筋肉について解説する。駆動原理や構造・長所や短所といった基本的な内容に加えて,解析モデルやアシスト装置への応用事例といった最新の情報,また作製方法や材料選定方法など,論文にはあまり書かれない情報についても記載した。

【目次】
1　はじめに
2　軸方向繊維強化型人工筋肉
　2.1　構造と駆動原理
　2.2　収縮力・収縮率特性
　2.3　構造的な特徴
　2.4　モデル
　2.5　製作方法
3　形状とゴム材料特性の影響
　3.1　L/D比
　3.2　変形解析によるL/D比の収縮率と最大ひずみへの影響
　3.3　ゴム材の特性と性能の関係
4　人工筋肉のアシスト装置への応用
　4.1　可変粘弾性アシスト装置Airsist I
　4.2　可変弾性アシスト装置Airsist II
5　まとめ

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ソフトロボティクスにおけるゴム人工筋肉の新たな可能性
New Possibilities for Rubber Artificial Muscles in Soft Robotics
　
人工筋肉は,そのものの柔らかさ,柔らかい動きという点で,ソフトロボット実現のためのソフトアクチュエータとして有望な構成要素といえる。本稿では,ソフトロボット用アクチュエータとしての人工筋肉の新たな可能性について,McKibben型ゴム人工筋肉を用いたソフトロボットへの応用事例,湾曲型人工筋肉への応用,更に制御の新たな試みについて紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　ソフトアクチュエータとしての人工筋肉
3　ソフトセンサー
4　McKibben型ゴム人工筋肉
　4.1　McKibben型ゴム人工筋肉の構造
　4.2　McKibben型ゴム人工筋肉の特徴
　4.3　ソフトロボットへの応用事例
　　4.3.1　歩行アシスト装置
　　4.3.2　はつり装置
　　4.3.3　湾曲型ゴム人工筋肉
5　新たな制御の可能性
6　おわりに

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ラバーレス人工筋肉の開発と人の動作支援への応用
Development of Rubber-less Artificial Muscle and its Application to Human Movement Support

　耐久性の向上を目指した,ラバーレス人工筋肉について紹介する。ラバーレス人工筋肉の特徴であるエアバッグの構造と,基礎特性として収縮率や収縮力,伸縮回数についてまとめている。また応用例として農作業向け中腰アシスト装具について概説し,ラバーレス人工筋肉の実用性の確認に向けた取り組みについて紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　ラバーレス人工筋肉の基本構造
3　出力特性と耐久性
4　中腰アシスト装具への応用
5　まとめ

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誘電エラストマ(DE)人工筋肉の開発と応用
―0.15 g のDE で8 kg の重りを持ち上げ可能―
Development and Application of Dielectric Elastomer (DE) Artificial Muscle
―0.15g DE can Lift 8kg Weight―

　電気自動車を駆動するモータとして,高速・高出力・高効率誘電エラストマ(DE)が実現可能域に達した。千葉らは,DEアクチュエータの総重量0.94 g(DE の重さ:0.15g)を使用して,88msecの速度で8kg の重量を約1mm上下させることに成功した。DEアクチュエータはアクリルVHB4910と電極材SWCNTを使用した。またこの
DEは,センサ(例:尿漏れセンサや医療用センサ)や高効率発電機としても有効で,それらの活用も大いに期待されている。

【目次】
1　始めに
2　誘電エラストマの概要
3　高効率・高出DEアクチュエータ,センサ及び発電システムの開発
4　纏め
　
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導電性高分子ソフトアクチュエータの開発
Development of Conductive Polymer Soft Actuators

　導電性高分子は電気刺激に応答して形状や大きさが可逆的に変化することから,しなやかに動くロボットやソフトアクチュエータ,人工筋肉などへの応用が期待されている。本稿では,ソフトアクチュエータとしての導電性高分子に焦点を当て,基礎から最新動向までを筆者らの研究も交えながら解説する。

【目次】
1　はじめに
2　電気化学アクチュエータ
3　湿度応答性アクチュエータ
4　コンプライアント電極への応用
5　導電性高分子複合体アクチュエータ
6　おわりに

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回転型ナイロン糸人工筋肉アクチュエータの温度推定によるセンサレス角度制御手法について
Sensorless Angle Control of a Rotational-type Twisted Polymeric Fiber Actuator by Temperature Estimation

　本稿では,筆者らが近年行っているナイロン糸人工筋肉アクチュエータの温度推定を用いた角度制御手法について紹介する。アクチュエータ加熱用ヒータの温度変化に伴う抵抗値変化から,間接的にアクチュエータの温度を推定し,推定した温度のフィードバックによるセンサレス回転角度制御について解説する。

【目次】
1　緒言
2　回転型ナイロン糸人工筋肉アクチュエータ
3　1自由度拮抗配置回転モジュール
4　推定温度を用いたフィードバック制御
5　TPFAのモデル化
　5.1　温度⇒角度モデル
　5.2　抵抗値⇒温度モデル
6　提案モデルのパラメータ推定
　6.1　実験環境
　6.2　モデル推定結果
7　回転角度制御実験
　7.1　推定温度フィードバック制御
　7.2　回転角度制御実験
　7.3　実験結果
8　おわりに

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[Material Report-R&D]

消火フィルムの開発
Development of Metal-Hydride Air Secondary Batteries and Improvement of Discharge Characteristics

　火災の熱に反応し消火成分をエアロゾルとして放出する「消火フィルム」を開発した。リチウムイオン二次電池を使用したバッテリーケース内や,配電盤・分電盤・操作盤などの設備の内部に設置しておくことで,万が一,電池の不具合や配電盤の配線ショートに
より発火した時,初期消火や延焼抑制に高い効果が期待できる。

【目次】
1　はじめに
2　従来の消火活動について
3　火災と消火のメカニズム
4　消火フィルム
　4.1　製品コンセプト
　4.2　消火メカニズム
　4.3　開発課題
　4.4　屈曲性の改善
　4.5　潮解性対策
　4.6　消火フィルムの諸物性
5　実証試験と用途
　5.1　模擬配電盤での実証試験
　5.2　ゴミ箱での実証試験
　5.3　リチウムイオン二次電池での実証試験
6　おわりに

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[Market Data]

熱可塑性エラストマーの市場動向

1　概要
2　需要動向
3　製品と用途動向
4　メーカー動向
　4.1　スチレン系エラストマーメーカー
　4.2　オレフィン系エラストマーメーカー
　4.3　塩ビ系エラストマーメーカー
　4.4　エステル系エラストマーメーカー
　4.5　ウレタン系エラストマーメーカー
　4.6　アミド系エラストマーメーカー
　4.7　その他のエラストマー

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[Material Profile]

バイオポリウレタン
3-メチル-1,5-ペンタンジオール

著者一覧
仙波健　　(地独)京都市産業技術研究所　
附木貴行　　金沢工業大学　
藤田章吾　　金沢工業大学　
吉村治　　金沢工業大学　
影山裕史　　金沢工業大学　
山本顕弘　　モリマシナリー㈱　
森良平　　GSアライアンス㈱　
大平脩一　　星光PMC㈱　
山岸健　　(一社)サステナブル経営推進機構　
梶原剛史　　FDK㈱　　
安岡茂和　　FDK㈱　


目次
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【特集】セルロースナノファイバー強化樹脂の実用展開

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CNF強化樹脂の製造技術と汎用樹脂およびバイオプラスチックの高性能化
Manufacturing and Improvement of CNF Reinforced General Purpose Plastics and Bioplastics

　CNF強化樹脂の一貫製造プロセスである京都プロセスの特徴は,CNF強化樹脂の高性能化とともに大きなコストダウンが図れることである。本稿では,京都プロセスにより製造されるCNF強化ポリプロピレンの性能と課題,優れた性能が得られているCNF強化ポリ塩化ビニル,そして環境対応型材料としてのCNF 強化バイオプラスチックの特徴を述べる。

【目次】
1　はじめに―京都におけるCNF強化樹脂の開発
2　京都プロセスによるCNFと樹脂の複合化の特徴
3　ポリプロピレン
　3.1　CNF強化ポリプロピレンの物性および特徴
　3.2　CNF強化PPの課題
4　ポリ塩化ビニル
5　バイオプラスチックス
6　まとめ

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RTM成形によるCNF製大型自動車部材への挑戦
Challenge to CNF Large Automobile Parts by RTM

　自動車分野における,さまざまな部品の軽量化はエネルギー効率の改善につながり,温室効果ガスの削減に期待できる。我々はCNFを活用し,その特性を生かした部材や部品を提案し,RTMの低圧成形による大型自動車部材の試作と評価を行った。また,マルチマテリアル化することでさらなる軽量化と物性の向上を検討した。

【目次】
1　はじめに
2　バイオマス由来の繊維について
3　実験
　3.1　バイオマス繊維の樹脂含浸性と物性について
　3.2　評価方法(曲げ試験)
4　結果および考察
　4.1　バイオマス繊維(亜麻繊維織物)の機械的特性の評価
　4.2　バイオマス繊維の機械的特性の評価
5　RTM による試験片の作製
　5.1　積層構成の検討
　5.2　RTM成形によるエンジンフードの作製
6　おわりに

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リグノセルロースナノファイバーの特性と樹脂への混練
Characteristics of Lignocellulose Nanofibers and Kneading into Resin
　
　日本には再生可能資源としての木材が大量にあり,循環型社会形成のための素材として注目されている。その木材を解繊していくとセルロースナノファイバーという様々な機能を持った新たな素材を製造することができる。木材から製造したセルロースナノファイバーについて,特性や現在注目されている樹脂強化の研究について記載する。

【目次】
1　はじめに
2　セルロースナノファイバーとリグノセルロースナノファイバー
3　樹脂への分散
4　おわりに

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CNFの応用とCNF複合樹脂マスターバッチ
Application of CNF and CNF Resin Composite Masterbatch

　セルロースナノファイバーは植物由来の天然素材ということもあり,同じく樹脂用強化フィラーの類であるガラス繊維,炭素繊維と比較して環境に配慮している素材として優位性がある。本件では,セルロースナノファイバー応用製品と,主に同じく環境に良い材料であるバイオプラスチック類との複合材料,及びそれらの成型品も含め紹介させて頂く。

【目次】
1　序論
2　プラスチック,樹脂の分類
3　弊社においての種々の石油系プラスチック,生分解性プラスチック,バイオマスプラスチックや廃プラスチックとのセルロースナノファイバー複合体材料
4　弊社においての生分解性樹脂
5　非可食性バイオマスであるセルロース系生分解性樹脂
6　セルロースナノファイバーを複合した100%天然バイオマス生分解性組成を維持したまま汎用の成型機で大量生産できる樹脂材料とそれを用いた各種成形品
7　100%天然バイオマス系生分解性樹脂材料から作られるセルロースナノファイバー複合生分解性ビーズ,スクラブ,微粒子
8　100%天然バイオマス系材料から作られる各種植物油へのCNF分散体
9　100%天然バイオマス系材料からなるコーティング材料,色材製品など
10　抗菌性を持つ天然バイオマス系生分解性樹脂,コーティング材料
11　セルロースナノファイバー複合然バイオマス系生分解性樹脂で作ったネイルチップ,付け爪

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セルロースナノファイバー(CNF)複合樹脂STARCEL®の開発状況と応用展開
The Development and Application of Cellulose Nano Fiber (CNF) Reinforced Plastics “STARCEL®”

　当社は,変性CNFを樹脂に配合したマスタバッチSTARCEL®を開発し,樹脂添加剤としての用途開発を行っている。代表的な配合効果として,樹脂の補強効果,耐熱性向上効果,発泡体の気泡径を微細化して補強する効果,ゴムなどの軟質材料の補強効果が確認されており,実用化に向けた研究開発の一例を紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　CNFの特徴と製法
3　CNF 配合樹脂STARCEL®
4　研究開発事例
　4.1　T-NC316の成形材料への適用
　4.2　T-NC318 の発泡材料への適用
　4.3　T-NC318 のゴム材料への適用
5　まとめ
6　今後の展開
　
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脱炭素社会への貢献が期待されるセルロースナノファイバー
Cellulose Nanofibers that Expected to Contribute toward a Decarbonized Society

　菅首相の2050年カーボンニュートラル宣言を受け,日本は脱炭素社会に向けた変革期にある。この実現のためには,資源の採取や素材製造から使用・廃棄に至る製品の一生を通じたCO2排出量の大幅な削減が求められる。CNFはその一つの切り札として期待されている素材であることを,自動車へのCNFの適用事例を通して紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　カーボンニュートラル,脱炭素社会
3　脱炭素技術としてのCNFの評価
4　CNFを活用した脱炭素社会の将来像

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[Material Report-R&D]

水素/空気二次電池の開発と放電特性の向上
Development of Metal-Hydride Air Secondary Batteries and Improvement of Discharge Characteristics

　パイロクロア型結晶構造を持つBi2Ru2O7-z を空気極触媒に用い,水素/空気二次電池の電池特性を評価した。MnO2助触媒の添加や分散性向上により,充放電時の空気極反応の過電圧を低減でき,良好な反応場形成のための空気極設計指針を得た。実用化に向けた取り組みとして18直列の積層可能な電池モジュールを開発し安定な充放電特性を得た。

【目次】
1　はじめに
2　水素/空気二次電池の反応式とその特徴
3　水素/空気二次電池用空気極の開発
　3.1　空気極用触媒の選定
　3.2　空気極の課題と対応
　3.3　MnO2添加による放電性改良
　3.4　分散性向上による空気極の放電性改良
4　水素/空気二次電池のセル開発
　4.1　電池の大型化・積層化
　4.2　積層型モジュールの充放電特性
5　おわりに

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[Market Data]

3Dプリンター材料動向

1 市場動向
2 材料別動向
　2.1　ABS樹脂
　　2.1.1　主なABS フィラメントメーカー
　2.2　PLA樹脂
　2.3 ポリカーボネート
　2.4 青銅
　2.5 セラミック
　2.6 炭素繊維
　　2.6.1　 主な炭素繊維強化プラスチック材料メーカー
　2.7 チタン
　　2.7.1　チタン材料の主なメーカー
　2.8 グラフェン
　2.9 アルミニウム
　2.10 熱可塑性エラストマー
　　2.10.1　主な熱可塑性エラストマー材料メーカー
　2.11 ゲル
　2.12 エポキシ樹脂
　2.13 その他
　　2.13.1　PP(ポリプロピレン)ライク樹脂
　　2.13.2　ABSライク樹脂
　　2.13.3　ナイロン樹脂
　　2.13.4　ゴムライク樹脂
　　2.13.5　ASA樹脂
　　2.13.6　PC-ABS樹脂
　　2.13.7　ULTEM(PEI)樹脂
　　2.13.8　ポリプロピレン(PP)
　　2.13.9　樹脂ワックス
　　2.13.10　ゴールド
　　2.13.11　シルバー
　　2.13.12　プラチナ
　　2.13.13　真鍮
　　2.13.14　ステンレス
　　2.13.15　ベリリウム銅
　　2.13.16　石膏パウダー

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[Material Profile]

トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート

著者一覧
斎藤拓　　東京農工大学
高松晃大　　東京農工大学
棚橋満　　富山県立大学
若子竜也　　(元)名古屋大学
髙橋佑希　　(元)名古屋大学
齋藤裕司　　スリーエム ジャパン イノベーション(株)
柿崎亜美　　スリーエム ジャパン イノベーション(株)
白鳥英明　　スリーエム ジャパン イノベーション(株)
硯里善幸　　山形大学　
山本泰生　　ハクスイテック(株)　
浅見圭一　　日本スピンドル製造(株)　　
小石川敦史　　(株)UACJ
　　

目次
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【特集】透明樹脂の高機能化と応用展開

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ポリマーブレンドによる透明樹脂の複屈折制御
Birefringence Control of Transparent Resin by Polymer Blends

　透明樹脂の複屈折に求められる特性は多様化している。本稿では,ポリマーの複屈折の基礎的事項を述べてから,相溶しているポリマー/ポリマーブレンドとポリマー/低分子ブレンド,およびミクロ相分離構造体の複屈折挙動について概説する。また,それら複屈折制御による複屈折の低減化や逆波長分散性の発現について述べる。

【目次】
1　はじめに
2　ポリマーの複屈折
3　ポリマー/ポリマー系での複屈折の低減化
4　ポリマー/低分子系の複屈折挙動
5　ミクロ相分離構造体の複屈折
6　位相差フィルムの複屈折
7　おわりに

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無機ナノ粒子との複合化による透明アクリル樹脂の屈折率制御
Refractive Index Control of Transparent Acrylic Resin Composites with Inorganic Nanoparticles

　アクリレート系ラテックスと無機ナノ粒子の大小コロイド粒子の自己集積化を活用した無機/アクリル樹脂系透明複合材料の簡易調製法に関する基礎研究の成果の一部を紹介する。本法で実現可能な複合材料内の屈折率調整用無機ナノ粒子の規則的な配列により,母材であるアクリル樹脂の屈折率が大きく変化することが明らかとなり,アクリル系光学樹脂の屈折率制御の有効な技術となり得る可能性が見いだされた。

【目次】
1　はじめに
2　異種微粒子集積法による無機ナノ粒子とアクリル樹脂の複合化
3　無機/アクリル樹脂系複合材料の透明性
4　無機/アクリル樹脂系複合材料の屈折率
5　まとめと今後の展望

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液晶ディスプレイ向け近赤外光透過システム
Near Infrared Transmission System for Under LCD Sensor Displays
　
　液晶ディスプレイの表示性能を向上させるために使用される従来の光学フィルムは,可視光および近赤外光を反射,散乱,および屈折させるため,液晶ディスプレイを通しての近赤外光イメージングが困難である。そこで,従来の液晶ディスプレイが有する光学特性を維持しながら,近赤外光を用いたイメージングを可能とする,新たな輝度向上フィルムおよびコーティング技術を開発した。近赤外光透過システムNear IR Transparent Systems(NITS)を使用することにより,液晶ディスプレイに指紋認証機能を組み込んだスマートフォンを実現する。

【目次】
1　はじめに
　1.1　従来の液晶スマートフォン搭載の光学フィルム
2　実験
　2.1　近赤外透過型光学フィルム
　　2.1.1　コリメーションフィルム
　　2.1.2　拡散フィルム
　　2.1.3　反射フィルム
　2.2　LCDバックライトの可視光制御
3　結果
　3.1　液晶ディスプレイ上での指紋認証
　3.2　NITSシステムの光学性能
4　まとめ

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フレキシブル有機ELの封止技術と材料
Barrier Technologies and Materials for Flexible OLEDs

　有機ELはフレキシブル化可能であるため,IoTデバイスなど,今後一層普及が見込まれる。本稿では,特に有機ELの「フレキシブル化技術」にフォーカスし,その劣化メカニズムや,実際の封止構造,当研究室の取り組みを紹介する。有機ELは水蒸気による酸化が顕著なデバイスであるため,水蒸気バリア構造が必要である。

【目次】
1　はじめに
2　有機ELの原理と特徴
3　有機ELの封止構造
4　フレキシブル有機ELディスプレイの封止構造
5　当研究室の取り組み
　5.1　スリミングによる湾曲可能なガラス基板ベースの有機ELパネル
　5.2　水蒸気透過性の低いラミネート部材
　5.3　ウェットプロセスによるバリア構造の形成
6　おわりに
　
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ZnOナノ粒子による樹脂窓材料の赤外線,紫外線遮蔽性向上
Shielding of Infrared (IR) and Ultraviolet (UV) Rays by Coating of Windows with Zinc Oxide (ZnO) Nanoparticles　

　ZnOに3価金属元素をドープしてn型導電性を付与し,更に,ナノ粒子化すれば,可視光に透明性を持ちながら,IR及びUVを遮蔽する能力を併せ持つようになる。本稿では,導電性ZnOナノ粒子の分散・塗布によって得られた塗膜の分光特性と併せて,プラズマ蒸着膜の特性についても紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　導電性酸化亜鉛
　2.1　粉末の特徴
　2.2　粉末の分光反射率
3　塗布膜の分光透過率・反射率・吸収率
4　蒸着膜の分光透過率・反射率・吸収率
5　今後の課題と展望
　
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[Material Report-R&D]

水系プロセスによるハイニッケル系正極スラリー製造方法　
―流体力学的キャビテーションの利用―
High Nickel Cathode Slurry by Aqueous Process　
-Effect of Hydrodynamic Cavitation-

　流体力学的キャビテーションを利用した粉体高速混合・分散装置「ジェットペースタ」により次世代リチウムイオン電池高容量ハイニッケル正極活物質の水系スラリー化に成功した。ジェットペースタの減圧吸引力を利用し炭酸ガスをスラリーに注入することにより簡単に高アルカリ性を中和しアルミ箔を腐食させず塗工できることが判明した。電極性能も良好で炭酸ガスによる悪影響もなかった。本方法は,有機溶媒フリーのスラリー製造方法のため環境にも人にもやさしく初期設備投資(溶剤回収装置)も不要になるというメリットもある方法であるため報告する。

【目次】
1　はじめに
2　流体力学的(ハイドロダイナミック)キャビテーション効果とジェットペースタ
3　既存の分散装置とジェットペースタについて
4　電気自動車(EV)の流れ
5　リチウムイオン電池(LiB)次世代正極スラリーについて
6　次世代高容量正極活物質の水系スラリーへの適用
　6.1　炭酸ガスの優位性
　6.2　NCAの場合
　6.3　電極スラリー及び電極の作製
　6.4　電極特性
7　「ジェットペースタ」のラインアップと使用方法
8　おわりに

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銅のドライコーティングを用いた透明な抗菌フィルム
Transparent Antibacterial Film with the Copper Dry Coating

　医療施設をはじめ,細菌やウイルスによる感染が社会的な問題となっており,医療現場では手摺やドアノブ,医療機器など共用物を介した接触感染による院内感染が度々発生している。当社では銅の高い抗菌性を活かした製品開発を進めており,本稿では医療機器のタッチパネルやキーボードなどに使用する透明な銅薄膜フィルムについて開発の経緯とともに紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　開発経緯
3　銅の抗菌作用
4　銅薄膜フィルムの製造方法
5　銅薄膜フィルムの特徴
6　SARS-CoV-2流行と銅薄膜フィルムの応用
7　おわりに

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[Market Data]

電池用材料・ケミカルスの市場

　2019年の一次電池・二次電池の合計出荷数量は,前年比8.9%減の44億3,700万個なった。二次電池は,2010年の民生需要の回復,車載用リチウムイオン電池市場の立ち上がりなどにより,高い成長を達成したが,2011年には東日本大震災の影響により,生産量が減少した。現在では環境負荷軽減の要請が高く,今後もHV,EV車需要の拡大とそれに伴う二次電池の需要増加が期待されている。一方,一次電池は環境負荷軽減や二酸化炭素排出削減対策として,二次電池へのシフトが起こっており,低い水準で推移している,電池用構成材料は,使用される電池の出荷数量にほぼ比例した推移となっており,ハイブリット自動車向けの需要拡大に加え,電気自動車向けの需要の拡大しているリチウムイオン電池向けの構成材料に大きな期待が寄せられている。

1　電池市場の概要
2　開発動向と構成材料
3　二次電池構成材料の市場動向
　3.1　リチウムイオン電池構成材料の市場
　3.2　ニッケル水素電池構成材料の市場

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[Material Profile]

ドデカン二酸
トリメチロールプロパントリメタクリレート

著者一覧
新井田康朗　　クラレクラフレックス(株)
竹内文人　　三井化学(株)
中島友則　　三井化学(株)
山口善三　　(株)神戸製鋼所　
加藤大輔　　(株)HOWA　
赤坂修一　　東京工業大学　
板野直文　　ニットク商工(株)
橋詰良樹　　東洋アルミニウム(株)
今井宏之　　東洋アルミニウム(株)


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【特集】自動車における吸音・遮音・制振材料の開発動向

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自動車吸音材の特徴と性能,応用例,今後の展開
Characteristics, Performance, Applications and Future Development of Automotive Sound Absorbing Material

　自動車用吸音材の需要は,他の部材同様に今後EV化へ急速にシフトしていくことが予測される。そこでは大きくは静粛化が進む一方で従来意識されなかった騒音が新たな対象となることも分かってきた。こうした趨勢のもとで,不織布をはじめとする吸音材に対する要求性能がどう変わるのかについて現状をもとに素材視点から考える。

【目次】
1　はじめに
2　不織布とは
3　不織布の吸音特性
4　不織布系吸音材の具体例
5　不織布系自動車吸音材の課題と今後について

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熱可塑性ポリオレフィンを用いた制振材料の開発
Development of Dumping Materials by Novel Thermoplastic Polyolefin

　高分子制振材料に着目し,その振動減衰メカニズムの考え方,ならびに,高分子材料の粘弾性特性を概説する。また,室温付近に大きな損失正接(tanδ)を有する熱可塑性ポリオレフィンABSORTOMERⓇの活用事例として,EPDMとの複合化による粘弾性特性の制御,ならびに,高分子制振材料の開発事例について述べる。

【目次】
1　はじめに
2　高分子制振材の基礎的な考え方
　2.1　高分子制振材の分類:非拘束型と拘束型
　　2.1.1　2層構造:非拘束型高分子制振材料
　　2.1.2　3層構造:拘束型高分子制振材
　2.2　高分子材料の粘弾性特性
　　2.2.1　粘弾性特性の温度依存性と周波数依存性
　　2.2.2　粘弾性特性の制御
3　熱可塑性ポリオレフィンABSORTOMERⓇ(アブソートマーⓇ)の展開
　3.1　ABSORTOMERⓇの特徴
　3.2　ABSORTOMERⓇの動的粘弾性特性
　3.3　ABSORTOMERⓇとEPDM の複合化
　　3.3.1　材料物性と動的粘弾性挙動
　　3.3.2　制振性
　3.4　ABSORTOMERⓇを用いた拘束型制振材の開発事例
4　おわりに

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微細多孔板を用いた吸音・遮音技術
Sound Absorption and Insulation by Using Microperforated Panel
　
　微細多孔板による吸音性能は近年広く知られており,自動車への適用も進んでいる。一方,エンジン,ギアなどの振動から発生する放射音に対して,ごく近接にカバーを設けて遮音対策する近接遮音カバーに対しても微細多孔が有効に働く場合がある。本報では,微細多孔の一般的な吸音原理および微細多孔を持つ近接遮音カバーの基本原理とその性能について解説する。

【目次】
1　はじめに
2　微細多孔板による吸音設計技術
　2.1　微細多孔吸音板を含む音場の数値解析技術
　2.2　数値解析手法の妥当性の検証
　2.3　製品開発への適用例
　　2.3.1　圧縮機用消音器
　　2.3.2　防音壁
3　近接遮音技術への応用に関する基礎検討
　3.1　微細多孔板による近接遮音モデル
　3.2　実験による検証
　3.3　微細多孔板の遮音性能
　　3.3.1　微細多孔板が振動面に剛結合される場合
　　3.3.2　微細多孔板と振動面の間のバネ定数の影響
　　3.3.3　微細多孔有無による影響
4　まとめ

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ノイズキャンセリング機能を有する防音材料の開発
Development of Soundproofing Material with Noise Canceling Function

　自動車部品の軽量化は,省資源・省エネルギー対策につながる社会的な要請でもある。この要求に応えるべく,音響性能を維持・改善しつつ軽量化に成功した「ノイズキャンセリング機能を有する防音材料」を開発した。この自動車用防音材料の有効性,および先進的な消音技術を紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　開発した防音材料の概要
　2.1　開発品の防音構造
　2.2　開発品の根源となった技術
3　実験的検討結果
　3.1　平板試料の音響透過損失
　3.2　フィルムと遮音材の振動速度
　3.3　車両音響評価
4　開発品の消音メカニズム
　4.1　2×2行列の伝達マトリックス法
　　4.1.1　積層型防音材料表裏面の音圧と粒子速度
　　4.1.2　吸音材の伝達マトリックス要素
　　4.1.3　遮音材の伝達マトリックス要素
　　4.1.4　吸音率
　　4.1.5　音響透過損失
　　4.1.6　周波数応答関数
　4.2　開発品の周波数応答関数
　　4.2.1　遮音材の振動
　　4.2.2　フィルムの振動
　4.3　フィルムと遮音材の理想的な振動形態
5　まとめ
　
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ナノファイバー不織布の吸音特性
Sound Absorbing Characteristics of Nanofibrous Non-Woven Sheet

　近年,自動車を取り巻く環境は大きく変化しており,より高性能な吸遮音材料が求められている。ナノファイバー不織布は,薄くても,幅広い周波数域,特に低周波数域で高い吸音性能を示す。これは,繊維の微細化による比表面積の増加とサンプルの振動に由来する。今後,吸音材料として,様々な分野への応用が期待される。

【目次】
1　はじめに
2　吸音材料の種類と特徴
3　シリカファイバーシートの構造と吸音特性
4　音響モデルを用いたシリカファイバーシートの吸音率解析
5　おわりに
　
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自動車用制振塗料の技術動向
Technological Trend of Damping Paint for Automobiles

　自動車には車室内騒音レベルの低減を目的に各種防音材料が使用されている。自動車用防音材料のうち,制振材料としては1954年に上市されたシートタイプのアスファルト系制振材料が長い間ほぼ独占的に使用されていたが,2000年頃より,車両の軽量化ニーズに対応するため,また制振材料施工プロセスの自動化を目的として制振塗料の採用が増大し,現在(2021年)では自動車製造分野で使用される制振材料の半分以上になっている。ここでは,特に自動車用の制振材料(シートタイプと特に塗料タイプ)の技術動向について報告する。

【目次】
1　はじめに
2　制振材料について
　2.1　制振の位置付け
　2.2　制振材の粘弾性挙動
　2.3　制振のメカニズム
3　シート型制振材料について
4　制振塗料について
　4.1　制振塗料の特徴　
　4.2　制振塗料の配合設計
5　制振材の制振性評価方法と音響技術の重要性
6　終わりに

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[Material Report-R&D]

積層造形用アルミニウム合金粉末
Aluminum Alloy Powders for Additive Manufacturing

　3Dプリンタを用いた金属積層造形技術は次世代の生産技術として注目されており,アルミニウム合金の積層造形に関しても関心が高まりつつある。積層造形にはアルミニウム合金粉末が使用されるが,その特性は大きく改善されてきている。またその組成についても新しい合金が開発されつつあるので,その事例について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　積層造形材料としての金属粉末の利点と留意事項
3　金属積層造形用粉末の要求特性
4　アルミニウム合金粉末の製造技術
　4.1　アトマイズ法
　4.2　遠心アトマイズ法
　4.3　プラズマ回転電極法(PREP法)
5　球状アルミニウム合金粉末の特性
6　アルミニウム合金の積層造形における課題
　6.1　展伸材の凝固割れ
　6.2　電子ビーム積層造形用アルミニウム合金粉末
7　積層造形に適したアルミニウム合金の開発
　7.1　Al-Mg-Sc合金
　7.2　Al-Si-Mg-Mn合金
　7.3　耐熱高強度合金(AC8A+遷移元素)
8　今後の展開

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[Market Data]

炭素繊維の市場動向
1　PAN系炭素繊維の市場概況
　1.1　市場概況
　1.2　メーカー別生産能力
　1.3　地域別,繊維別生産能力
2　ピッチ系炭素繊維の市場概況
　2.1　市場概況
　2.2　メーカー別,繊維別生産能力
　　2.2.1　メソフェーズピッチ系炭素繊維
　　2.2.2　等方性ピッチ系炭素繊維
3　CFRP供給組織体制(サプライチェーン)
　3.1　サプライチェーンの概況
　3.2　中間加工材メーカー
　　3.2.1　織・編み物加工メーカー
　　3.2.2　中間材加工メーカー

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[Material Profile]

1,4-ジアミノブタン

著者一覧
花市岳　　フタムラ化学(株)　
大須賀弘　　大須賀技術士事務所　
蛯名武雄　　(国研)産業技術総合研究所　
原田美由紀　　関西大学
嶋田彰　　東レ(株)　　
永谷裕介　　(株)髙木化学研究所　
渡邊大輔　　(株)髙木化学研究所
松山一夫　　(株)髙木化学研究所　　　　
高木優州　　(株)髙木化学研究所
高木紀彰　　(株)髙木化学研究所
大塚恵子　　(地独)大阪産業技術研究所
正鋳夕哉　　ユニチカ(株)　
久保山太一　　大王製紙(株)　　


目次
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【特集】プラスチック代替を目指した包装材料の最新技術動向

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植物由来の透明な紙「セルロースフィルム」の特徴と環境包装材料への応用
Characteristics of Cellulose Film (Transparent, Plant-derived Paper) and Its Application as an Environmental Packaging Material

　セルロースフィルムは木材パルプから作られた,生分解性を有するバイオマス素材である。歴史は意外と古く,プラスチックが開発される前から存在していた。我々はこのフィルムをコンポスト適性など,環境ニーズに合わせた次世代フィルムとして進化させ,環境包装への応用を展開している。この稿では,昨今の環境問題に対し包装材料が取るべき方向性は何かを示しながら,この古くて新しい技術を報告する。

【目次】
1　はじめに
2　セルロースフィルムについて
3　セルロースフィルム「セロハン」の歴史と現在
4　セルロースフィルムの製造方法
　4.1　ビスコースの製造過程
　4.2　フィルムの製膜工程
5　セルロースフィルムの特徴
6　新たなセルロースフィルムの展開
　6.1　フィルムのバイオマス度
　6.2　フィルムのバリア性
　6.3　フィルムの生分解性
　　6.3.1　セルロースフィルムの分解性
　　6.3.2　NatureFlexの分解性
　6.4　NatureFlexの循環サイクル
　6.5　NatureFlexの使用例
7　セルロースフィルムの日本での用途
8　日本のプラスチック戦略と包材設計の整合性
9　おわりに

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脱石油に向けたプラスチック包装材料の動向
De-oiling Trend of Plastic Packaging Material

　2020年10月26日に菅首相が第203回臨時国会で就任後初の所信表明演説を行い,温室効果ガス排出量の実質ゼロを2050年までに実現することを表明した。また,2019年5月に「プラスチック資源循環戦略」が作成され,2021年1月にはこの実施細目を定めた「今後のプラスチック資源循環施策のあり方について」が策定されている。また,プラスチックの脱石油の有力手段であるバイオプラスチック利用については2019年6月の「バイオ戦略2019」策定,2021年1月には「バイオプラスチック導入ロードマップ」が提言されている。これらについて概説する。

【目次】
1　菅首相宣言
2　100%削減宣言までの経緯
3　パリ協定の問題点
4　プラスチック削減への世界の流れ
5　海洋プラスチック憲章
6　EUのプラスチック規制
7　日本・パリ協定からプラスチック資源循環戦略まで
8　プラスチック資源循環戦略
9　今後のプラスチック資源循環施策のあり方について
10　バイオ戦略2019,2020
11　バイオプラスチック導入ロードマップ
12　海洋プラスチックごみ
13　おわりに

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スメクタイトを用いた透明ガスバリアコーティングの包装材料への応用と標準化
Application of Transparent Gas Barrier Coating Containing Smectite to Packaging Materials and its Standardization
　
　スメクタイトとプラスチックからなるガスバリア膜「クレーストTM」は,水系ペーストを塗布乾燥することでPETなどの上に付与することができ,PETの透明性を損なわずにガスバリア性を付与できる。この技術を用いたガスバリア性透明包装材料,およびクレイナノプレート,ガスバリアフィルムの標準化について解説する。

【目次】
1　はじめに
2　ガスバリア膜の開発
3　自己修復性の確認
4　酸素バリアから水素バリア,水蒸気バリアへ
5　関連国際標準の開発
6　おわりに

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【特集】高耐熱・熱伝導性樹脂・シートの開発と応用

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エポキシ樹脂の放熱性・耐熱性向上
Improvement of Thermal Conductivity and Thermal Property of Epoxy Thermosets

　エポキシ樹脂は無定形のネットワークポリマー鎖を形成するが,骨格中に剛直で秩序性を付与可能なメソゲン基を導入すると高耐熱かつ高放熱性を示す。また,無機フィラーの配合によって,秩序構造形成によるエポキシマトリックスの高熱伝導性がコンポジット全体の熱伝導性を大幅に向上させることが示された。

【目次】
1　はじめに
2　剛直メソゲン構造の特徴と硬化剤配合の影響
3　無機フィラーとの複合化効果
4　多官能型メソゲン骨格エポキシ樹脂
5　エポキシ変性による高耐熱・高熱伝導化
6　おわりに
　
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半導体実装材料の高熱伝導率化
High Thermal Conductivity of Semiconductor Packaging Material

　近年,電子機器の高機能化で発熱量が増大し,放熱材料へのニーズがますます高まっているが,放熱材料には耐熱性,粘接着性,絶縁性など同時に要求されるケースが多い。耐熱性の高いポリイミド樹脂をベースに熱伝導性フィラーを分散した放熱材料を開発し,半導体実装材料への適応に向けた評価をおこなった。

【目次】
1　はじめに
2　ポリイミド樹脂の高熱伝導率化
3　粘着シート
4　熱硬化型接着シート　
5　おわりに
　
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ベンゾオキサジン含有エポキシ樹脂の高熱伝導性フィラー分散液およびその応用
Highly Thermo-conductive Filler Dispersion of Benzoxazine-epoxy Resin and Its Applications

　自動車の電動化・自動運転化で電子・電気機器の発熱対策は喫緊の課題となっている。導電性および絶縁性を有する扁平状フィラーと結晶性熱可塑性樹脂から成る樹脂コンパウンドをベンゾオキサジン含有エポキシ樹脂に均一に分散した高熱伝導性樹脂分散液を開発し,モーター用ステータのコイル部内への注型用樹脂として応用した。

【目次】
1　はじめに
2　ベンゾオキサジン含有エポキシ樹脂分散媒の硬化特性および粘度
3　絶縁性および導電性・高熱伝導性ベンゾオキサジン含有エポキシ樹脂分散液
　3.1　絶縁性・高熱伝導性ベンゾオキサジン含有エポキシ樹脂分散液
　3.2　導電性・高熱伝導性ベンゾオキサジン含有エポキシ樹脂分散液
　3.3　高熱伝導性ベンゾオキサジン含有エポキシ樹脂分散液の粘度特性および分離安定性
　　3.3.1　粘度特性
　　3.3.2　分離安定性
4　絶縁性および導電性・高熱伝導性ベンゾオキサジン含有エポキシ樹脂分散液成形品
　4.1　高熱伝導性ベンゾオキサジン含有エポキシ樹脂分散液の単独成形品の特性値　
　4.2　絶縁性・高熱伝導性ベンゾオキサジン含有エポキシ樹脂分散液および導電性・高熱伝導性熱可塑性樹脂からなる二色成形品の特性値
　4.3　高熱伝導性ベンゾオキサジン含有エポキシ樹脂分散液成形品のモルフォロジー解析
5　モーター用の樹脂モールドステータへの応用
6　まとめ
　
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靭性に優れたビスマレイミド樹脂の開発とパワー半導体実装材料への応用
Development of Bismaleimide Resin with Excellent Toughness and Application to Power Semiconductor Mounting Materials

　将来的に厳しい温度環境下への設置が予測されているECUに搭載される車載用実装材料には,現在主に使用されているエポキシ樹脂よりも高耐熱性が必要とされる。本稿では,エポキシ樹脂を超える高耐熱樹脂として注目されているビスマレイミド樹脂の変性手法について,著者の研究成果を概説する。

【目次】
1　はじめに
2　チオール変性ビスマレイミド樹脂
3　封止材料への応用
　
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高熱伝導ナイロン樹脂
Thermal Conductive Polyamide

　当社では,高熱伝導性ナイロン樹脂を展開している。本稿では,当社が販売する高熱伝導性ナイロン6樹脂,および当社で重合から手掛けている芳香族ナイロン10T(商品名:「XecoT」)を用いた高耐熱性かつ高熱伝導性ナイロン樹脂の機械物性および放熱特性など高熱伝導性ナイロン樹脂の特徴・特性について述べる。

【目次】
1　はじめに
2　高熱伝導フィラー
3　高熱伝導性ナイロン6樹脂の概要
　3.1　高熱伝導性ナイロン6樹脂
　3.2　高熱伝導性ナイロン6樹脂の成形加工性
4　高耐熱性高熱伝導性ナイロン樹脂の概要
　4.1　高耐熱性高熱伝導性ナイロン樹脂　
　4.2　高耐熱性 高熱伝導性ナイロン樹脂の成形加工性
5　高熱伝導性ナイロン樹脂の放熱性
　5.1　ヒートシンクでの放熱性評価
　5.2　金属との一体成形
6　採用事例
7　おわりに
　
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[Material Report-R&D]

セルロースナノファイバー複合樹脂ペレット「ELLEX-R55」の開発
Development of CNF Composite Resin “ELLEX-R55”

　大王製紙ではパルプを原料としたセルロースナノファイバー(CNF)の製造,開発を進めている。樹脂材料設計の自由度を高められるように,セルロース濃度をできる限り高める技術の開発を進め,セルロース繊維を樹脂に55%複合したCNF複合樹脂「ELLEX-R55」を開発した。

【目次】
1　はじめに
2　CNFと樹脂の複合化検討
　2.1　これまでの経緯
3　CNF複合樹脂ペレット「ELLEX-R55」の開発について
　3.1　本開発と用途展開の狙い
　3.2　CNF複合樹脂「ELLEX-R55」の特長
　　3.2.1　マスターバッチとしての使用
　　3.2.2　ペレットとしての使用
　3.3　期待される応用用途
　3.4　今後の展開
4　終わりに

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[Material Profile]

ジアシルグリセロール

著者一覧
森良平　　GSアライアンス(株)　
古海誓一　　東京理科大学
岩田直人　　東京理科大学
磯由樹　　慶應義塾大学
磯部徹彦　　慶應義塾大学
宮永昭治　　NSマテリアルズ(株)　
漆原夏子　　横浜市立大学
ダガールアカンシャ　　横浜市立大学
平井匡彦　　CSIRO
橘勝　　横浜市立大学
湯川博　　名古屋大学
當間隆司　　武藤工業(株)


目次
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【特集】量子ドットの研究開発動向

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種々の量子ドットと高耐久性量子ドット複合材料の開発
Various Type of Quantum Dot and their Composite Material with Improved Durability

　InP/ZnS量子ドット,ペロブスカイト型量子ドット,CIS/ZnS量子ドット,PbS量子ドット,炭素量子ドット,グラフェン量子ドットなど各種の量子ドットを合成している。またこれらの量子ドットのシリカ系無機材料との複合体,及び熱可塑性樹脂,熱硬化性樹脂,UV 硬化型樹脂などとの複合体の研究開発,合成も行っている。これらの量子ドット複合体の耐久性の向上も確認しているので紹介させて頂く。

【目次】
1　量子ドットとは
2　弊社においての量子ドット関連商品
3　量子ドットと樹脂,シリカ系無機材料複合材料

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半導体ナノ結晶の合成とフォトニック結晶との融合
Synthesis of Semiconductor Nanocrystals for Hybridization with Photonic Crystals

　現在,量子ドットに関する基礎研究や応用開発は活発に行われているが,すでにディスプレイなどで実用化されているCdSといったII-VI族半導体の量子ドットは人体や地球環境に対して極めて有害である。本稿では,I-III-VI2族半導体であるAgInS2(AIS)に着目して,現在主流となっている金属前駆体よりもさらに毒性の低い酢酸銀と酢酸インジウムを用い,簡単な操作でサイズが約2 nmのAISナノ結晶を合成できたので,その研究成果を紹介する。さらに,フォトニックデバイスへの応用を目指して,約250 nmの粒径を有する微粒子が3次元規則配列したコロイド結晶の中に,AISナノ結晶を導入した新しいフォトニック結晶の作製方法とその発光特性についても解説する。

【目次】
1　はじめに
2　AISナノ結晶の簡便な合成方法
3　AISナノ結晶の構造解析
4　AISナノ結晶の発光特性
5　AISナノ結晶の発光量子収率とその経時的な安定性
6　AISナノ結晶と融合したコロイド結晶の創成とその発光特性
7　まとめ

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単結晶シリコン太陽電池の波長変換材料を目指した量子ドットの開発
Development of Quantum Dots for Wavelength Conversion Materials in Monocrystalline Silicon Solar Devices
　
　本稿では,市販の単結晶シリコン太陽電池モジュールの上部に,近紫外光を黄色光へ変換するコア/シェル型CuInS2/ZnS量子ドット蛍光体を分散させたエチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂膜を密着させて,近紫外光に対する太陽電池の分光感度を向上させる筆者らの取り組みについて紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　太陽電池用波長変換材料の材料設計指針
3　QDsの候補材料の選定
4　CIS/ZnS QDs蛍光体の合成条件の検討
5　CIS/ZnS QDs蛍光体の太陽電池波長変換層への応用
6　今後の展望

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量子ドットのディスプレイデバイスへの応用と展望
Application and Prospects of Quantum Dots for Display Devices

　量子ドット(QD)は,次世代ディスプレイのキーマテリアルである。それは,次の三つ①液晶ディスプレイ向けQD バックライト方式②ディスプレイの画素ごとに青色光を緑及び赤色光に波長変換を行うカラーコンバーション方式③電流注入によるQDの自発光方式のいずれでも必須な材料となるからである。その実現には,CdフリーQDを作る技術に加えて,「使う技術」が重要になる。

【目次】
1　量子ドットとは
2　QD蛍光体の特徴
3　QDを用いたディスプレイ方式
4　液晶ディスプレイ(LCD)向けQDバックライト
5　CC方式によるディスプレイへの応用
6　電流注入による自発光ディスプレイ
7　課題とまとめ
　
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天然物からのカーボン量子ドットの高効率合成法の開発
Facile and Efficient Synthesis of Carbon Quantum Dots from Natural Products

　カーボン量子ドット(CQDs)は,従来の有害元素を含む無機物の量子ドットに比べて安全かつ安価であることから,次世代の蛍光体として注目を集めている。最近では,環境調和性や資源有効活用の観点から,天然物からのCQDsの合成が数多く報告されている。本稿では,天然物からのCQDsの合成,特性,応用について最近の研究を中心に紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　カーボン量子ドットとは
3　合成法
　3.1　熱分解法
　3.2　プラズマ分解法
4　構造および成分分析　
5　光学特性
6　応用
7　まとめ
　
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蛍光量子ドットを用いたバイオイメージング
Bioimaging by Fluorescent Quantum Dots

　量子ドットは量子サイズ効果に基づく優れた発光特性により,バイオイメージングへの応用が急速に進展している。本論文では,著者が中心となって取り組んできた生体適合性を高めた低毒性量子ドット,細胞イメージング,及び生体イメージングなど,量子ドットのバイオイメージングに関する最先端の研究成果を紹介するとともに,今後の動向に
ついても言及した。

【目次】
1　はじめに
2　低毒性量子ドットの開発
3　細胞イメージング
4　生体イメージング　
5　透明化組織・臓器内における移植幹細胞蛍光イメージング
6　おわりに
　
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[Material Report-R&D]

MR-5000 とBi-Matrix 技術
MR-5000 & Bi-Matrix

　MR-5000 はカーボンフィラー入りスーパーエンプラで造形できる様に420℃での造形を可能にしたヘッド,ヒーター,テーブルを新規に開発した。又,井桁構造を用いた材料の複合化技術(Bi-Matrix 技術)も開発した。この技術は材料と構造の2側面から所望の特性を得る方法で,接合できない素材の組合せも可能にした。

【目次】
1　はじめに
2　樹脂複合化技術とMR-5000 開発方針
3　MR-5000 用加熱ヘッド
　3.1　ヘッドブロックの材料
　3.2　加熱ヒーター
　3.3　ヘッド内形状の最適化
4　造形テーブル
　4.1　造形物の固定力
　4.2　平面性
5　造形精度10 μmのメカの実現
6　Bi-Matrixスライサー
　6.1　井桁構造の組合せ
　6.2　積層構造のパターン制御
　6.3　折れ線のパターン制御
7　最後に

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[Market Data]

半導体用ケミカルスの市場動向

　世界半導体市場統計(WSTS)によると,2019年の世界半導体市場は,-12.0%の大幅減少となった。材料市場はデバイス市場を反映した動きとなったが,半導体製造装置市場は-11.5%となった。一方,2020 年の半導体市場は米中,日韓などの経済摩擦などの諸要因を反映して微増が見込まれており,成長率は+3.3%と予測している。

【目次】
1　半導体市場動向
2　半導体製造用ガス
3　フォトレジスト
4　半導体封止材料

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[Material Profile]

三塩化ホウ素

著者一覧
竹内敬治　　㈱NTTデータ経営研究所　
田中久暁　　名古屋大学　
竹延大志　　名古屋大学
速水浩平　　㈱音力発電　
新津葵一　　名古屋大学　
矢嶋赳彬　　九州大学　
星野勝義　　千葉大学　　
立木美奈子　　千葉大学
塚田学　　千葉大学
千葉大地　　大阪大学　
柳谷順子　　NISSHAエフアイエス㈱　　


目次
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【特集】IoTデバイスの電力問題解消に向けて

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IoTセンサとエネルギーハーベスター
Energy Harvesting Technology for IoT Sensors

　IoTセンサには必ず電源が必要である。電力の供給方法としては,一次電池,無線給電,エネルギーハーベスティングなどが考えられる。本稿では,プリンテッドエレクトロニクスを活用した電源技術について,エネルギーハーベスティング技術を中心にその開発動向について紹介する。

【目次】
1　IoTセンサ向けエネルギーハーベスティング技術
　1.1　はじめに　
　1.2　エネルギーハーベスティングとは
　1.3　有機太陽電池
　1.4　振動発電デバイス
　1.5　有機材料熱電発電デバイス
　1.6　エネルギーハーベスティング以外の電源技術
　1.7　プリンテッドエレクトロニクスの必要性

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ウェアラブル熱電素子の実現に向けた導電性高分子の熱電物性解明
Physics of Conducting Polymers for Wearable Thermoelectric Generators

　導電性高分子はフレキシブルな熱電変換材料として多様なIoT機器への電源供給の観点から期待される。一方で,その複雑な薄膜構造により,高性能化に向けた熱電物性や材料開発指針は十分に理解されていない。本稿では,高分子の熱電物性研究の現状を解説するとともに,最近明らかになってきた特性制御に向けた分子設計の勘所を紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　代表的な導電性高分子材料
3　代表的な電荷輸送モデルとS-σ関係
　3.1　乱れを含まない系
　3.2　乱れを含んだ系
　3.3　導電性高分子で観測されるS-σ関係
4　電解質ゲート法によるキャリア濃度制御
5　ドープされた高分子膜の熱電物性
　5.1　PBTTT
　5.2　DPPT-TT
6　おわりに

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自己発電IoTセンサへ向けた発電技術
Power Generation Technology for Self Power Generation IoT Sensors
　
　IoT最大の課題である電源問題を根本的に解決するためには,「エネルギーハーベスティング技術」を使用した「自己発電IoT センサ」の開発は,必要不可欠である。そこで,実際に製品化されている弊社の「自己発電IoT センサ」の‘Smart Mat SwitchTM’と‘Smart Button SwitchTM’の説明を行う。更に,これらの「自己発電IoTセンサ」に使用されている「発電床®」と「振力電池®」の発電技術の解説と製品紹介の説明を行う。稿においては自動車への加飾方法として,上記のような観点を考慮した弊社が真空成形から進化させ開発したフィルムを貼り付ける工法と自動車外装への本格的な実用について述べる。

【目次】
1　「IoT最大の課題,電源問題」とは
2　「自己発電IoT センサ」の必要性
3　「自己発電IoT センサ」へ向けた発電技術
4　「自己発電IoT センサ」の製品紹介
5　まとめ

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自立駆動型コンタクトレンズ型センサ
Automonous Smart Contact Lenses with Sensing Capability

　本稿では,テレワーク社会を支えるリモートセンシングの一例として,自律駆動型コンタクトレンズ型センサについて概説する。近年急速に研究開発が活発化しているスマートコンタクトレンズの研究開発動向と共に筆者らが開発中のバイオ発電素子を組み合わせた自律駆動型コンタクトレンズ型持続血糖センサについて紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　研究背景
3　グルコース発電素子と融合した単独自立動作可能な持続血糖モニタリング機能付きスマートコンタクトレンズ
4　さいごに
　
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スパイキングニューロン回路を用いた低消費電力IoT回路技術
Low-power IoT Technology Based on Spiking Neuron Circuits

　IoTデバイスの電子回路には厳しい低消費電力化が求められる。我々はIoTデバイスならではの「遅さ」に着目し,スパイキングニューロン回路を用いた「待てるデジタル回路」を利用することで,ゆっくりとした制御をなるべく低消費電力に行う技術を構築した。実際に,様々な機能を約100 nWの低消費電力で実現する環境発電用の電源回路を試作し,さらに相転移材料を利用してほぼゼロエネルギーで回路の温度補償を行う技術を開発したので紹介する。タンなどが使用されている。これら車内部材に含まれる化学物質が,車内空気やダストを介して乗車者に曝露し,その健康リスクが懸念されている。本稿では,これら車内部材由来物質の測定事例に加え,そのリスクの評価法について紹介する。

【目次】
1　IoT向けの低消費電力回路
2　スパイキングニューロン回路
3　ニューロンチェーン
4　スパイク信号の意義　
5　振動発電用の電源回路
6　温度補償技術
7　まとめ
　
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[Material Report-R&D]

チオフェン重合体を用いた金色調・ブロンズ調の水性塗料の開発
Development of Water-Based Paints with Gold and Bronze Tones Using Thiophene Oligomers

　金属フレーク(メタルエフェクト顔料)を用いた金属光沢塗料は広く利用されている。近年,金属を含有しない化合物のみで金属調光沢を発現する顔料がいくつか開発されており,メタルエフェクト顔料塗料が内蔵する問題点の克服が期待されている。筆者らのグループは,これまでチオフェン重合体を用いた油溶性塗料が金色調光沢を発現することを報告してきたが,近年,その水性版が開発できたので,その材料物性について概説する。

【目次】
1　はじめに
2　オリゴマーの合成とキャラクタリゼーション
3　塗布膜の作製,外観および表面形態
4　塗布膜の光学および表面特性
5　塗布膜中での分子配向
6　水に対する膜の溶解耐性
7　おわりに

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永久磁石を利用したコンクリート埋設鉄筋可視化手法の開発
Development of New Method to Visualize Concrete Buried Rebars Using Permanent Magnets

　鉄筋などの磁性体は磁束を集める性質がある。つまり,鉄筋が永久磁石に近づくと,もともとその永久磁石の周囲にできていた磁界分布は変化する。この変化を磁気センサで観測することで,コンクリートのどこにどれくらいの太さの鉄筋が埋まっているか,非破壊で検出可能となる。本稿ではこのようなコンセプトを用いた試作機を用いた実例を示しながら,コンクリートに埋設された鉄筋を可視化する新たな計測手法を紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　新しい鉄筋探査機の設計
3　計測結果
　3.1　鉄筋試験片を用いた計測
　3.2　鉄筋以外の金属は検知しない結果
　3.3　コンクリート壁を用いた試験測定と破断診断
4　おわりに

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半導体ガスセンサとその応用
Sensor Technology and Applications of Semiconductor Gas Sensor

　現在、様々な検知方式のガスセンサが実用化され、多くの用途で利用されている。その中の一つで、長年市場での使用実績がある「半導体式ガスセンサ」の検知原理や特徴を説明し、その長所を生かして商品化された製品事例を紹介する。半導体式ガスセンサは、今後さらに多くの製品に応用され、様々な分野への展開を期待する。の周囲にできていた磁界分布は変化する。この変化を磁気センサで観測することで,コンクリートのどこにどれくらいの太さの鉄筋が埋まっているか,非破壊で検出可能となる。本稿ではこのようなコンセプトを用いた試作機を用いた実例を示しながら,コンクリートに埋設された鉄筋を可視化する新たな計測手法を紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　半導体ガスセンサの検知原理
3　半導体ガスセンサの構成
4　半導体ガスセンサの特性
　4.1　感度・選択性
　4.2　ガス応答性
　4.3　温湿度依存性
　4.4　経時特性
　4.5　耐久性
5　センサ特性の制御方法
　5.1　金属酸化物種と材料調製方法
　5.2　触媒添加
　5.3　動作温度の最適化
6　半導体式ガスセンサ応用製品
　6.1　冷媒漏れ検知
　6.2　オゾン検知
　6.3　口臭チェッカー
　6.4　アルコール検知器
　6.5　ガスクロマトグラフ
　6.6　口臭測定器
7　今後の展開

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[Market Data]

プリンター用ケミカルスの市場動向

【目次】
1　世界のプリンター市場
2　国内プリンター市場
3　プリンター用ケミカルスの市場動向

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[Material Profile]

2,5–キシレノール(2,5–Xylenol)

著者一覧
西一朗　　TPEテクノロジー(株)
榎本雅穗　　京都女子大学　
矢葺勉　　布施真空(株)
服部守悦　　静岡文化芸術大学　
徳村雅弘　　静岡県立大学
菅家瑠莉香　　横浜国立大学　
益永茂樹　　横浜国立大学
松本健俊　　大阪大学　　
松川公洋　　京都工芸繊維大学　　


目次
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【特集】自動車の内外装加飾技術―高意匠化と高快適化

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最近の自動車加飾技術の進歩
Progress of the Car Decoration Technology

　自動車は内燃機関から電気に変わりつつ,操作方法や表示はタッチパネルディスプレイに変わり,自動運転に向けた過渡期に入っているため,内・外装材にも未来感を要求されている。本稿では加飾の現状と未来を「革,人工絞,立体模様,ステッチ,パーフォレーション,本木,プリント柄印刷,水圧転写,IMT,IML,IMF,OMD,射出型内絞・絵柄転写フィルム,塗装+ レーザーアブレージョン,発光,曲面タッチパネルディスプレイ,モーフィングコントロールズ,塗装代替え→フィルムラッピング,擦れ傷,歩行者との接触時に歩行者保護」の20項目に分けて解説する。

【目次】
1　はじめに
2　加飾の種類
3　内装
4　外装

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自動車内装用人工皮革・合成皮革・PVCレザーの触感表現とその評価
Expression of the Tactile Sensation of Artificial Leather, Synthetic Leather,and PVC Leather for Automobile Interiors and Their Evaluation

　皮革という言葉は,動物の皮膚を生のまま,もしくはなめしてあるものに使用する。便宜上,合成素材によるものも含めて分類すると,人工皮革,合成皮革,塩ビ(PVC)レザーなどに分けられ,それぞれ触感表現を目的とした表面加工が施される。本稿ではこれらの加工方法と数値化について,新規開発した接触子で試みた検討などを紹介する。

【目次】
1　はじめに
　1.1　天然皮革代替材料としての人工皮革,合成皮革,PVCレザーの違い
　1.2　人工皮革
　1.3　合成皮革
　1.4　PVCレザー
2　触感表現に使用される表面処理剤
　2.1　表面処理剤の加工方法
　2.2　表面処理剤
3　PVCレザーを使用した触感表現数値化の検討
　3.1　年齢別触感評価
　3.2　表面摩擦特性の測定
　3.3　接触角の測定および表面自由エネルギーの算出
4　表面加工されたものに対する耐久性評価方法
　4.1　耐ブロッキング性
　4.2　耐屈曲性
　4.3　耐揉性
　4.4　耐摩耗性
5　おわりに

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Neo-TOM 工法を用いた自動車外装への加飾
Decorating the Exterior of Automobiles Using the Neo-TOM Method
　
　自動車設計は,環境への配慮や快適性などの観点からも大きく変わろうとしている。本稿においては自動車への加飾方法として,上記のような観点を考慮した弊社が真空成形から進化させ開発したフィルムを貼り付ける工法と自動車外装への本格的な実用について述べる。

【目次】
1　はじめに
2　TOM(Three dimension Overlay Method=3 次元表面被覆工法)
3　TOM 工法を進化させたNeo-TOM工法
　3.1　Neo-TOM 工法の原理
　3.2　Neo-TOM 工法のプロセス
4　自動車へのTOM 及びNeo-TOM工法の応用
　4.1　内装への応用
　4.2　外装への応用
　4.3　自動車外装のフィルム加飾によるCO2削減
5　TOM工法で使用されるフィルム(表皮材)
6　変圧器用モールドコイル
7　おわりに

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自動車のインテリアデザインの潮流と加飾技術の役割
Trends in Automobile Interior Design and the Role of Surface Decoration Technology

　100年に一度の変革期と言われている現在,改めて自動車のインテリアデザインを住宅や店舗と比較しその特徴を明確にした上で,加飾使用エリアとその展開方法,CMFの重要性等について解説する。また最近のコンセプトカーを例にデザイントレンドを分析し,それを踏まえて来るべき自動運転時代に加飾の果たす役割について考察する。

【目次】
1　はじめに
2　加飾の歴史
3　インテリアデザインとは
　3.1　人を中心とした空間のデザインである
　3.2　機能を押さえた上で感覚的価値が求められる
　3.3　対象部品が多種多様である
4　加飾使用エリアについて
5　加飾の展開
6　CMFの役割
7　インテリアデザインのトレンド
8　コンセプトカーに見る質感表現
9　今後の加飾
10　終わりに
　
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車内部材由来物質の車内環境への影響とその評価方法
Impacts of Substances Derived from Car Interior Materials on Car Indoor Environment

　車内にはカーシートやフロアマットなどの部材として,プラスチックやゴム,ポリウレタンなどが使用されている。これら車内部材に含まれる化学物質が,車内空気やダストを介して乗車者に曝露し,その健康リスクが懸念されている。本稿では,これら車内部材由来物質の測定事例に加え,そのリスクの評価法について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　車内部材由来物質とその曝露経路
3　車内部材由来物質の測定方法
　3.1　測定対象車
　3.2　分析方法(VOCおよびアルデヒド類)
　3.3　分析方法(リン系難燃剤)
4　車内空気中のVOCとアルデヒド類の測定結果
　4.1　VOCとアルデヒド類の車内濃度
　4.2　VOC およびアルデヒド類のリスク評価　
5　車内のリン系難燃剤
　5.1　車内空気中のリン系難燃剤濃度
　5.2　車内ダスト中のリン系難燃剤
　5.3　車内中のリン系難燃剤のリスク評価
6　まとめ
　
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　[Material Report-R&D]

シリコン/黒鉛シート複合体の開発とリチウムイオン電池負極への利用による電池特性の向上
Development of Si/Graphite Sheet Composite and Improvement in Anode Performance of Li Ion Battery

　シリコンウェハを製造する際に発生するシリコン切粉を,膨張化黒鉛由来の極薄黒鉛シートで包み,複合体を作製した。リチウムイオン電池の負極に用い,高容量であるが剥離しやすいシリコン負極の特性向上の可能性を見出した。廃棄物や副産物の利用により,コスト,環境負荷や物質循環の面での恩恵も見込まれる。

【目次】
1　はじめに
2　シリコン切粉
　2.1　シリコン切粉の発生
　2.2　シリコン切粉の形状
3　黒鉛シート
　3.1　これまでの導電材料
　3.2　黒鉛シートの作製
4　シリコン/黒鉛シート複合体
5　シリコン/黒鉛シート複合体電極
　5.1　シリコン/黒鉛シート複合体電極の作製
　5.2　シリコン/黒鉛シート複合体電極のサイクル特性
　5.3　シリコン/黒鉛シート複合体電極の構造
6　おわりに

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[Material Report-R&D]

ジルコニアナノ粒子分散体の調製と有機無機ハイブリッド透明材料への応用
Preparation of Zirconia Nanoparticle Dispersions and Application to　Transparent Organic-inorganic Hybrid Materials

　ジルコニアナノ粒子分散体は,高屈折率の透明ハイブリッドを作成できる材料として有益である。分散体の調製には,分散剤による表面修飾が必要であり,分散剤としてシランカップリング剤が使用されることが多い。シランカップリング剤を用いた2 段階処理法や新規なデュアルサイト型シランカップリング剤を用いたジルコニナノ粒子分散体の調製について解説する。

【目次】
1　はじめに
2　シランカップリング剤によるジルコニアナノ粒子分散体の作製と問題点
3　段階法によるジルコニアナノ粒子分散体の調
　3.1　これまでの導電材料
　3.2　黒鉛シートの作製
4　デュアルサイト型シランカップリング剤によるジルコニアナノ粒子分散体の調製
　4.1　ビスフェニルフルオレン系デュアルサイト型シランカップリング剤とその適用
　4.2　DAP 系デュアルサイト型シランカップリング剤とその適用
5　おわりに

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[Market Data]

タッチパネル工業の市場動向

【目次】
1　概要
2　市場動向
3　材料・開発動向
4　企業動向

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[Material Profile]

カルボキシベンゾトリアゾール

著者一覧
吉岡敏明　　東北大学　
熊谷将吾　　東北大学　
橋本保　　福井大学　
柴田勝司　　溶解技術(株)
入澤寿平　　名古屋大学　
池永和敏　　崇城大学
中払周　　(国研)物質・材料研究機構　　
バブル マッカージー　　(国研)物質・材料研究機構
若山裕　　(国研)物質・材料研究機構


目次
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【新春特集】資源循環に適合する複合素材のリサイクル

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巻頭言
Preface

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複合材料・製品の化学的手法によるリサイクルの可能性
Possibility of Recycling for Composite Materials and Products by Chemical Processing

　金属とプラスチックや分解特性の異なる樹脂同士など異種原料が複合化されている材料の分離やリサイクルは極めて困難となっている。ここでは,各樹脂の熱的分解特性や化学的特性を利用することにより,金属とプラスチックを各原料に転換する手法や素材としてリサイクルすることが可能であることを示している。

【目次】
1　はじめに
2　PET基盤金属複合化材料のリサイクル
3　ポリエチレンテレフタレート/ポリ塩化ビニルターポリンの化学的再資源化技術
　3.1　有機溶媒を用いた分離回収
　3.2　加水分解反応を用いた分離回収
　3.3　グリコリシス反応を用いた分離回収
4　塩ビ被覆銅線からの銅および塩ビを回収する剥離技術
　4.1　可塑剤抽出法による塩ビ被覆脆化およびボールミルによる塩ビ剥離技術
　4.2　水/疎水性混合溶媒による塩ビ被覆膨潤および遠心力による塩ビ剥離技術
5　まとめ

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分解性を付与したマトリックス樹脂を用いたリサイクル可能なCFRP
Recyclable Carbon Fiber-Reinforced Plastics (CFRPs) with Degradable Epoxy Resins Containing Acetal Linkages

　分解してリサイクルが可能な炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を開発するため,分解可能なアセタール結合を導入した新規のエポキシ樹脂を合成し,それをマトリックス樹脂に用いたCFRPを作製した。得られたCFRPに室温から70℃で塩酸を作用させると,マトリックス樹脂中のアセタール結合が加水分解し,炭素繊維を容易に,かつ損傷ない状態で分離,回収することができた。

【目次】
1　はじめに
2　アセタール結合含有エポキシ樹脂
3　CN-CHDMVGとCN-VBGEをマトリックス樹脂としたCFRP―界面接着性と分解性―
　3.1　CFRPの作製
　3.2　界面接着性の評価
　3.3　分解性の評価(1)
4　BA-CHDMVGの汎用ビスフェノールA型エポキシ樹脂への添加によるCFRP―靭性,分解性ー
　4.1　靭性の評価
　4.2　分解性の評価(2)
5　おわりに

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常圧溶解法による熱硬化性樹脂複合材料のリサイクル
Thermosets Composites Recycling Technology Using Depolymerizationunder Ordinary Pressure
　
　常圧溶解法はアルカリ金属化合物と高沸点アルコールを用いて,熱硬化性樹脂複合材料の樹脂を常圧下,約200℃で解重合して可溶化し,強化繊維などの無機物と樹脂解重合物を分離回収する技術である。リサイクル対象としては,繊維強化プラスチック(FRP),プリント配線板,モールドコイルなどがある。

【目次】
1　はじめに
2　常圧溶解法の概要
3　ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)
4　炭素繊維強化プラスチック(CFRP)
5　プリント配線板(PWB)
6　変圧器用モールドコイル
7　おわりに

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リサイクル炭素繊維の比較評価と完全循環可能なCFRP の提案
Comparative Evaluation of Recycled Carbon Fibers and Proposal for Sustainable CFRP

　炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の需要が拡大し続ける中で,そのリサイクル技術を確立することが必須の課題である。CFRPのリサイクル技術として,リサイクル炭素繊維(rCF)を分離回収し再利用することが最有力な手法として検討されており,分離回収方法も多岐にわたって提案されている。一方で,rCFを再利用するにあたり,その特性を明確に把握することが重要である。本稿では熱分解法と化学分解法によって回収したリサイクル炭素繊維の比較評価について紹介するとともに,最後にリサイクル手法の観点から完全循環可能なCFRPについて提案したい。

【目次】
1　はじめに
2　CFRPのリサイクル手法
3　リサイクル炭素繊維の物性評価と比較
4　完全循環可能なCFRPの提案
5　おわりに
　
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ガラス繊維強化プラスチックの新規分解技術とその再利用
A New Decomposition Method of Glass Fiber Reinforced Plastics and its Reusing

　加圧下のマイクロ波加熱を用いたガラス繊維強化プラスチックの完全リサイクル技術についてまとめた。樹脂分解物の再利用を容易するためにエチレングリコールモノアリルエーテルを用いて架橋反応性を持つ2重結合を導入して,機能性を持つ樹脂分解物とした。架橋反応性は不十分な結果であったが,その向上について,改良研究を鋭意に進めている。

【目次】
1　はじめに
2　GFRPの化学分解法の問題点とMD法の開発経緯
3　MD法の改良
4　樹脂分解物の再利用実験:硬化物作成とその評価
5　まとめと展望
　
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　[Material Report-R&D]

二次元層状物質を使った光多値メモリの開発
Photo-Assisted Multilevel Non-Volatile Memory Device on 2D Materials

　遷移金属ダイカルコゲナイドに代表される二次元層状物質は,原子レベルで平坦で安定した表面を有し,原子数個分の極めて薄い薄膜であるため,従来のシリコンに代わる新しい半導体材料として期待を集める。本稿では,二次元層状物質の一つである二硫化レニウムを用いた,光と電気信号により制御する多値メモリーについて解説する。

【目次】
1　はじめに
2　二次元層状物質とその応用
3　二次元層状物質を用いた光多値メモリー
4　おわりに

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[Market Data]

発泡プラスチックの市場動向

【目次】
1　概要
　1.1　原料合成樹脂
　1.2　成形法
　　1.2.1　注型発泡成形法
　　1.2.2　溶融発泡成形法
　　1.2.3　固相発泡成形法
2　需要動向
3　用途動向
4　メーカー動向

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[Material Profile]

塩化亜鉛
塩化チオニール

著者一覧
濱島裕章　　(株)XTIA　
矢代航　　　東北大学　
笹田昌弘　　同志社大学　
寺門信明　　東北大学
高橋儀宏　　東北大学
藤原巧　　　東北大学
折原秀治　　(有)折原製作所
折原芳男　　(有)折原製作所
木村僚　　　京都大学　
齊藤尚平　　京都大学
米山明男　　九州シンクロトロン光研究センター
馬場理香　　(株)日立製作所
河本正秀　　九州シンクロトロン光研究センター　


目次
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【特集】材料の特徴を知る―計測技術の開発と展開

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光コムによる三次元形状測定技術
Three-Dimensional Shape Measurement Method via Optical Frequency Comb Technique

　光コムは周波数が等間隔に並んだスペクトルを持つ光信号であり,21世紀に入ってから急速に発展している技術である。この技術は精密分光測定として2005年にノーベル物理学賞を受賞したものであるが,最近では天文分野や高速通信分野などの様々な分野で活用できるとして,研究が進められている。本稿では,光コムについて基礎的な内容を説明し,弊社で製作している光コム干渉を利用した三次元形状測定装置を紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　光コムによる精密周波数測定とデュアルコム分光測定
3　光コムによる精密距離測定
4　距離測定から形状測定への応用
　4.1　テレセントリックレンズとステージを用いた形状測定装置
　4.2　円筒内面検査
5　まとめと今後の展望

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動的3D 観察を可能にする放射光マルチビーム化技術の開発
Development of Multi-Beam X-ray Optics for 4D Synchrotron X-ray Tomography

　人間の目で認識できる限界をはるかに超える時間スケールであるミリ秒時間分解能の放射光X線CTについて紹介する。最近では,放射光マルチビーム化技術の開発により,試料を回転することなく1msでのX線CTに成功しており,これまで人類が目にすることのなかった様々な非平衡系の観察が可能になると期待される。

【目次】
1　はじめに
2　X線CT
3　試料回転あり放射光ミリ秒X線CT
4　放射光マルチビーム化による試料回転なしX線CT
5　まとめと今後の展望

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切断にともなう材料流動の可視化―金型を利用したせん断加工について―
Visualization of Material Flow in Shearing Using Metal Mold

　様々な対策を行う際に,現象を可視化することは有効である。ここでは,金型を利用してアルミニウム材料を切断する際の材料変形を実験により可視化した結果を紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　材料流動の観察方法
3　せん断加工中のだれの形成に関係する材料の流動
4　まとめ

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ラマンスペクトルに基づく化学強化ガラスの局所応力評価式の構築
Establishment of a Formula for Local Stress Evaluation in Chemically Strengthened Glass　Based on Raman Spectra

　スマートフォンのタッチパネルにも使われる化学強化ガラスは,ガラスの弱点であった割れやすさを克服した機能材料である。本稿では,強さの源である圧縮応力を非破壊かつ非接触に局所評価する新手法について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　“Stuffing effect”と化学強化
3　ラマン分光によるV,s,及びrの算出方法
4　圧縮応力の算出
5　化学強化の微視的描像
6　まとめと展望

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粘度測定のための「 羽ばたく蛍光分子」の開発
Development of Flapping Fluorescent Molecules for Viscosity Measurements

　流体や高分子材料の粘度のムラを可視化して定量評価する方法として,対象となる物質に蛍光粘度プローブを分散させる方法がある。今回,従来の分子内の結合回転を利用して粘度を感じ取る蛍光プローブとは異なり,分子の羽ばたき運動を利用することで極めて低い粘度の違いに応じて蛍光量子収率と蛍光寿命を変化させる新しい蛍光粘度プローブを開発した。

【目次】
1　蛍光粘度プローブで局所粘度を定量化する
2　従来の課題を克服した「羽ばたく蛍光粘度プローブ」Perylene FLAPを新たに開発
3　羽ばたく蛍光プローブは低粘度領域で回転型蛍光プローブを上回る粘度応答機能を示す
4　今後の展望:光技術への応用
　
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X線後方散乱を用いた新しい元素イメージング法の開発
Novel Zeff Imaging Using X-ray Backscattering

サンプルに照射したX線のうち,照射側に散乱されたX線のエネルギー分析からサンプル内部の元素情報(実効原子番号及びその空間分布)を取得する新しいイメージング法(後方散乱元素イメージング)について,原理,装置,及び単色放射光を用いた原理実験の結果を紹介する。本法では高いエネルギーのX線を利用することで,表面に加えてこれまで不可能であったサンプル深部の元素情報も取得可能で,異物の混入検査や不良解析への展開が期待される。

【目次】
1　はじめに
2　後方散乱元素マッピングの原理
3　計測装置
4　放射光を用いた原理実験
　4.1　蛍光スペクトルと散乱角度
　4.2　原子番号とRC比の関係
5　ファントムを用いた試用イメージング
　5.1　ファントムの計測結果
　5.2　クラスター解析を用いたセグメンテーション
6　RC比とZeffの関係
7　まとめと今後の展開
　
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[Market Data]

フラットパネルディスプレイ用ケミカルスの市場動向
Market Trends of Chemicals for Flat Panel Displays

　フラットパネルの世界市場は,約12兆3,000億円である。そのうち約80%を液晶ディスプレイが占めるが,有機ELディスプレイとの競合がテレビなどの大型パネルのみならずスマートフォンの中小型市場においても激しさを増し,かつては90%以上を占めていたシェアも約10%下がった。また,液晶は韓国から中国メーカーへと主導権が移りつつあり,同じ現象の兆候が次第に有機ELディスプレイにも見られるようになってきた。

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

著者一覧
久保百司　　東北大学　
岩崎富生　　(株)日立製作所　
藤井進　　(一財)ファインセラミックスセンター　
美多剛　　北海道大学　
畠山歓　　早稲田大学　
小柳津研一　　早稲田大学
島津博基　　(国研)科学技術振興機構　
髙橋一浩　　豊橋技術科学大学
熊谷隼人　　豊橋技術科学大学
藤枝俊宣　　東京工業大学


目次
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【特集】データ駆動型科学による材料開発―マテリアルズインフォマティクスの展開～開発・実例編～

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マテリアルズインフォマティクスによるナノ・バイオデバイス界面の設計
Design of Interfaces in Nano-Bio-Devices by Use of Materials Informatics

　マテリアルズインフォマティクス設計技術を駆使することで,環境配慮・人体影響配慮型材料(DNAとポリ乳酸)との密着強度を最大にする材料の設計指針として,幾何学的マッチングが重要であることを導いた。この結果の妥当性をスクラッチ試験で実証し,本技術の有効性を示すことができた。

【目次】
1　ナノ・バイオデバイス分野における界面密着強度の課題
2　DNAとの密着強度に優れたセラミックス材料を設計する解析モデル
3　高密着性材料の設計方法
　3.1　分子動力学による密着強度解析手法
　3.2　直交表による支配パラメータ選定方法
　3.3　応答曲面法による最適材料設計方法
4　最適設計の結果および考察
　4.1　密着強度の支配パラメータの選定結果
　4.2　最適設計の指針および結果の考察
5　結論

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機械学習による結晶粒界の熱伝導度の高精度予測
Accurately Predicting Grain Boundary Thermal Conductivities Using a Machine Learning Approach

　結晶粒界の構造と物性の相関を解明することは材料科学の重要なテーマである。本稿では,MgO 粒界の熱伝導度を対象に,原子構造から物性を直接予測した研究成果を紹介する。構造記述子や階層的クラスタリングを活用して適切な入力パラメータを見出せば,単純な線形回帰でも高精度に熱伝導度を予測できることが明らかになった。

【目次】
1　はじめに
2　粒界熱伝導度の網羅的計算
3　熱伝導度の予測モデルと物理的解釈
4　おわりに

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計算科学によるα-アミノ酸の合成経路予測と実験科学による具現化
Chemical Synthsis of α-Amino Acids Guided by Quantum Chemical Calculations

　従来の実験科学は,試行錯誤の繰り返しによる経験的な手法であり,一つの革新的な化学反応の開発にかかる時間や費用が研究者にとって大きな負担であった。それに対し,人工力誘起反応法(AFIR法)という量子化学計算を用いることで,目的の反応経路,および出発原料を予め予測することができる。この手法を活用して,α,α-ジフルオログリシン誘導体(グリシンの生物学的等価体)の化学合成をわずか2か月で達成した。

【目次】
1　量子化学計算による反応予測
2　ターゲット分子の選定
3　量子化学的逆合成解析,および出発物質の選定
4　速度論解析の活用
5　合成化学実験
6　今後への期待
7　おわりに

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AIを活用した新規イオン伝導性高分子の探索と開発
Exploration of Ion-Conducting Polymers by Machine Learning

　マテリアルズ・インフォマティクス(MI)の実践に必要な基本スキームについて,全固体リチウムイオン電池の部材としても注目を集める高分子イオン伝導体の構造探索を例に解説する。我々が直面した課題や将来展望等も交えつつ,MIで“より良い材料”を得る為の方法論,課題,将来展望について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　MIによる高分子固体電解質の探索
3　何をデータベースに記録するか?
4　データベース構築の実際
5　機械学習の結果
6　新規構造の探索
7　MIの更なる普及に向けた課題
　7.1　外挿予測
　7.2　データ不足
　7.3　スクリーニング法
8　まとめと今後の展望

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AI×マテリアルの研究動向・課題対応策と今後の展望
Trends in Materials Research with AI and Machine Learning

　実験科学,理論科学,計算科学に次ぐ第4の科学としてデータ科学の進展が著しく,今後の物質・材料研究はこれらの統合によって進むことが予期される。ここでは,AI・機械学習が物質・材料研究にどのように用いられているか直近2～3年の研究動向を中心にレビューを行い,今後のさらなる進展に向けたボトルネックについて考察した。

【目次】
1　はじめに
2　研究の動向
　2.1　バーチャル・ハイスループット・スクリーニング
　2.2　計測インフォマティクス
　2.3　分子インフォマティクス
3　課題
4　課題への対応
　4.1　オープンサイエンスの推進(戦略的なデータプラットフォームの構築)
　4.2　文献解析(自然言語処理)手法の高度化
　4.3　転移学習の活用
　4.4　能動学習(探索空間の拡大)の活用
　4.5　例外的な物質の探索手法の確立
　4.6　解釈可能・説明可能AI技術の開発
5　今後の展望
　5.1　実験データのハイスループット取得(自動化とロボティクス)
　
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[Material Report―R&D―]

伸縮性ナノシートを用いた可変プラズモニックカラーシート
Tunable Plasmonic Color Sheet Using Stretchable Nanosheet

　金属のナノ周期構造により発生する表面プラズモンを利用した光の異常透過現象は,高い光透過率と空間分解能,波長選択性を有し,波長選択フィルタやイメージセンサへ向けた研究が進められている。本稿では,表面プラズモンを励起する波長は金属周期の変更により変調動作が可能な点に着目し,エラストマー材料をナノ薄膜化したシート中にプラズモニック構造を埋設した伸縮性プラズモニックカラーフィルタを紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　SBSナノシートの作製
3　プラズモニックフィルタの光学設計
4　プラズモニックシートの作製
5　プラズモニックシートの光学特性評
6　まとめ

著者一覧
久保百司　　東北大学　
谷藤幹子　　(国研)物質・材料研究機構　
廣澤史也　　工学院大学
樋口隼人　　工学院大学
高羽洋充　　工学院大学
本郷研太　　北陸先端科学技術大学院大学　
岩崎悠真　　日本電気(株)
吉武道子　　(国研)物質・材料研究機構　
岡田重人　　九州大学
喜多條鮎子　　山口大学


目次
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【特集】データ駆動型科学による材料開発―マテリアルズインフォマティクスの展開～手法編～

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材料データプラットフォームシステムの設計と構築
Architecture of the Data Platform System in Materials Science

　日本のデータプラットフォームの構築は,材料分野ではNIMSが2017年に着手したことに始まる。日本では,2006年に初めてマテリアルズインフォマティクスという言葉が論文に登場し,以来,実験と計算,材料科学とデータ科学を両輪とするデータ駆動型材料研究が進展している。本システムは,そうしたデータ駆動急伸の中にあり,本稿では材料分野ならではのこだわりと工夫について,大規模システム構築の視点から紹介する。時代はさらに進みデジタルトランスフォーメーションという概念が登場した。IoTデータを含むIT技術の進展に伴う環境の変化に対応し,持続可能なシステムを目指して改良と運用の最適化に取り組んでいる。

【目次】
1　はじめに
2　データプラットフォーム機能
　2.1　データプラットフォームの構成
　2.2　サブシステムとコアシステム,APIフレームワーク
　2.3　データモデルとメタデータの設計
　2.4　集まるデータを繋いで検索・出力可能とする設計
3　材料計測データの自動収集とワークフロー
　3.1　計測機器メーカーとの協同による計測データを機械学習に導くツールの開発と公開
　3.2　収集・判読・解析を実施する共用基盤とワークフロー
　3.3　材料計測データの効率的な解析
4　データ移送におけるデータパッケージングRo-Crateの試み
5　データプラットフォーム上で流通するデータが,相互判読・機械学習にかけられるための語彙の統制MatVoc
6　プラットフォーム活用のシナリオ
7　おわりに―データクラウド時代

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マテリアルズインフォマティクスのための計算化学シミュレーション技術
Computational Chemistry for Materials Informatics

　計算化学を利用したMI研究の具体的な取り組みを紹介する。触媒の探索例としてリチウム空気電池のORR触媒,電子物性予測への取り組みとしてハライドペロブスカイト量子ドットの発光波長予測,および新規LED用蛍光体材料の探索,そして理論的設計指針をMIで求める例として二酸化炭素分離膜材料について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　リチウム空気電池のORR触媒の網羅的探索
3　ハライドペロブスカイト量子ドットの発光波長の予測
4　Eu2+付活蛍光体の温度消光特性の予測と黄色・赤色発光する新規母体構造の探索
5　二酸化炭素を選択的に分離する分離膜材の設計指針
6　まとめ

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効率的な材料設計のための統計的機械学習法
Machine Learning for Efficient Materials Design

　本記事は,「コンピュータによる材料設計」としての「マテリアルズ・インフォマティクス(MI)研究」について解説する。計算科学との関連性を交えて,MI研究の中核となる機械学習と関連事項を概説した後,ベイズ的手法による材料設計手法について解説する。

【目次】
1　はじめに
2　MI研究の基本事項
　2.1　化合物空間と化合物探索
　2.2　記述子
　2.3　機械学習
3　データ駆動型材料設計の実例
　3.1　元素置換による材料設計
　3.2　有機材料設計
4　まとめと今後の展開

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説明可能AIを活用したマテリアルズ・インフォマティクス
Materials Informatics by Using Explainable AI

　マテリアルズ・インフォマティクスでは『AIと科学者の協創』が非常に重要となる。本パートでは,説明可能AIによって構築した機械学習モデル内部を科学者が物理・化学・材料学の知見をもとに解釈・考察しながら展開するマテリアルズ・インフォマティクスについて,その具体的事例を基に説明する。

【目次】
1　説明可能AIとマテリアルズ・インフォマティクス
2　スピン熱電材料
3　説明可能AIを用いたスピン熱電材料開発
4　おわりに

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マテリアルキュレーションⓇ:科学法則の分野横断的利用による材料探索
Materials Curation: Exploring Materials by Interdisciplinary Utilization of Scientific Principles

科学法則を分野横断的にたどっていくことで,従来材料とは異なった系に材料探索範囲を広げる手法(マテリアルキュレーションⓇ)について述べる。この手法の基となる,科学法則に基づいて材料特性間の関係性を見つける例,その関係性を利用して材料探索に生かす例,及び材料特性の間の関係性をデータベース化して探索するシステムの開発について報告する。

【目次】
1　はじめに
2　科学法則に基づき材料の特性を結びつけるとは:シンプルでも役立つ
　2.1　生成エンタルピーとバンドギャップ
　2.2　生成エンタルピーと酸化還元電位
　2.3　バンドギャップと電気伝導率
3　結びつきのネットワーク構造の解析
4　支援システムの開発
5　最後に

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[連載　革新型蓄電池の開発に向けた取り組み　第6回]

コンバージョン反応
Conversion-Type Reaction

　EVやグリッドストレージ用蓄電池としてポストLiイオン電池に求められるスペックは,高エネルギー密度から高コストパフォーマンスにシフトしつつある。多電子大容量と低コストを両立する新たな電池反応として鉄系電極活物質におけるコンバージョン反応,さらに犠牲塩と鉄微粒子の混合正極における逆コンバージョン反応について紹介する。

【目次】
1　インターカレーション反応
2　コンバージョン反応
3　逆コンバージョン反応

著者一覧
後藤拓　　東京大学
伊藤剛仁　　東京大学
清水禎樹　　(国研)産業技術総合研究所
寺嶋和夫　　東京大学
伯田幸也　　(国研)産業技術総合研究所
板垣肇　　日立金属(株)
川本将大　　(株)バイオアパタイト
小澤晃代　　堺化学工業(株)
吉田朋子　　大阪市立大学
牧田龍幸　　東京大学
渡邉峻一郎　　東京大学
竹谷純一　　東京大学
岡田正弘　　岡山大学
松本卓也　　岡山大学
新津敬介　　千葉大学
矢貝史樹　　千葉大学
齋藤守弘　　成蹊大学
森保友樹　　NADS Scientific合同会社　


目次
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【特集】機能材料R&D特集

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プラズマ表面改質カーボンナノチューブ/ファイバーと環動高分子を用いた複合材料の創出～金属並みの熱伝導とゴムの柔らかさを両立～
Development of High Thermal Conductive Composite Material of Plasma-Surface Modified Carbon Nonotube/Nanofiber/Slide-Ring Material

　環動高分子とプラズマ表面改質カーボンナノファイバー/カーボンナノチューブを用いて複合材料を設計した。ファイバー配向,ならびにプラズマ表面改質により,ゴムの柔軟性を有しつつ,金属領域の高熱伝導(14 W/mK)を示す複合材料の創出に成功した。

【目次】
1　はじめに
2　エラストマー・無機粒子複合材料の高機能化における課題
3　環動高分子とプラズマ表面改質無機粒子を用いた複合材料「タフコンポジット」
4　タフコンポジットの高熱伝導化への取り組み
5　一方向電界配向されたプラズマ表面改質マルチスケール多層カーボンナノチューブと環動高分子を用いた異方性高熱伝導コンポジットの創
　5.1　電界印加によるフィラー配向
　5.2　実験方法
　　5.2.1　CNF ならびにCNT 改質手法
　　5.2.2　複合材料作製
　　5.2.3　サンプルの特性評価
　5.3　結果と考察
　　5.3.1　形態観察
　　5.3.2　熱伝導性評価
　　5.3.3　力学特性評価
　　5.3.4　従来複合材料との比較
6　おわりに

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磁区制御による低損失Fe基アモルファス薄帯MaDC-A™
Low Loss Fe-based Amorphous Strip MaDC-ATM with Magnetic Domain Control Technique

　Fe基アモルファス薄帯へのレーザースクライブ処理により磁区構造を制御し,変圧器用巻鉄心として30%を超える鉄損低減効果を実現した。この磁区制御技術を適用した新製品MaDC-ATM は,一軸磁気異方性を維持しつつ,最適な磁区幅に細分化させた低損失な材料であり,変圧器用途に限らずモータ他,幅広い分野への展開を期待したい。

【目次】
1　はじめに
2　Fe基アモルファス薄帯の磁区構造と鉄損
3　Fe基アモルファス薄帯の磁区制御
　3.1　磁区細分化による鉄損低減効果
　3.2　磁区細分化手法
　3.3　レーザースクライブによる磁区細分化
　3.4　単板磁気特性評価
4　変圧器用巻鉄心の特性評価
5　おわりに

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コンクリートがれきと廃木材から作る新規土木・建設材料の開発
New Materials Made from Concrete and Plants

　「廃コンクリート」と「廃木材」という廃棄物から,循環利用と環境負荷の低減を目的に,東京大学生産研の酒井先生と株式会社バイオアパタイトの共同研究にて「ボタニカルコンクリート」を開発した。本稿では既存コンクリートを超える性能をもつ今までにない新材料「ボタニカルコンクリート」について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　廃コンクリートの現状について
3　廃木材の再利用とリグニン
4　ボタニカルコンクリートの製造と性能
5　ボタニカルコンクリートの活用
6　ボタニカルコンクリートの展望
7　最後に

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黒リンの安全で高収率な溶液合成法
Success in Wet Synthesizing Black Phosphorus with a Safe and High-Yielding Method

　黒リンは,二次元シート(フォスフォレン)が三次元に積層した構造を有し,高いホール移動度や,シート数によりバンドギャップが可変である特徴のため,電池や光触媒,トランジスタなど幅広い分野での応用が研究されている。しかし黒リンの合成には高温高圧や,真空が必要であり,大量合成には課題が多い。本研究では赤リンを出発原料としてソルボサーマル反応で黒リンを安全に高収率で合成することに成功した。溶液中での黒リンの成長過程および生成した黒リンの構造や物性について解説する。

【目次】
1　はじめに
2　光触媒としての黒リン
3　黒リンの各種合成方法
4　溶液法による黒リンの合成
5　温度による影響
6　出発原料および濃度影響
7　合成した黒リンのキャラクタリゼーション
8　合成した黒リンのミクロまたはバルクの結晶構造
9　黒リン形成メカニズム
10　可視光照射下での水素生成活性の評価
11　まとめ

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有機半導体単結晶ウエハーの製造と転写積層による高性能有機トランジスタの開発
Wafer-Scale Organic Single Crystals and High-Performance Organic Transistors Using Transfer Techniques

　印刷可能な有機単結晶を用いた電界効果トランジスタの開発は急速に進展している。大規模な有機集積回路の実用化に向けて,安価・真空プロセスフリーかつ大面積化可能な転写積層手法について解説し,高性能有機トランジスタ開発の現状を概観する。

【目次】
1　緒言
2　印刷を用いた有機半導体単結晶ウエハーの製造
3　有機半導体単結晶薄膜の転写積層手法
4　電極の転写積層手法
5　今後の展開

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金属チタンをベースとした生体軟組織用の固体接着材
Titanium-Based Solid-State Adhesives for Biological Soft Tissues

　筆者らは最近,金属チタンを適切に表面処理することで「瞬時に生体軟組織と接着する」ことを報告した。液体や粘着体ではなく,硬化反応を伴わずに被着体と直接接着する固体の材料は「solid-state adhesive」と呼ばれ,その特徴を強調するために筆者らは「固体接着材」と訳している。本稿では,生体組織用の接着剤ならびに固体接着材の現状を概説した後,筆者らが開発した軟組織用のチタン製固体接着材を紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　生体組織接着剤とは?
3　軟組織用接着剤(材)開発の現状
4　チタン製の軟組織用固体接着材
5　おわりに

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特異な熱応答性と超らせん構造を持ち,自発的に成長する超分子ポリマーの開発
Spontaneous Formation of Helicoidal Supramolecular Copolymers Exhibiting Specific Thermal Response

　近年,分子が一次元的に集合して形成される「超分子ポリマー」が,環境応答性や自己修復性に優れた次世代の高分子材料として注目を集めている。本稿では,筆者らが最近開発に成功した,2 種類のモノマーを混合することで自発的に形成される,超らせん性・熱応答性超分子ポリマーについて紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　リング状超分子ポリマーの発見
3　2種類のモノマーが協働する超分子重合
4　おわりに

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[連載　革新型蓄電池の開発に向けた取り組み　第5回]

イオン輸送解析に基づく非水系Li空気電池用デュアル溶媒電解液の開発
R&D of Dual Solvent Electrolytes for Non-aqueous Li-air Batteries Based on Ion Transport Analyses

　近年,次世代電池の一つとして現行のLi イオン電池の5 倍以上の高エネルギー密度を示す可能性を有する非水系Li 空気電池(LAB)が期待されている。本稿では,非水系LABの電解液研究について著者らの進めている電解液解析からの開発アプローチを概説するとともに,これらの解析結果に基づくLAB に適した電解液設計の考え方と,その具体的な検討の一例について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　非水系LABの作動原理と課題
3　レドックスメディエータとLiNO3電解液
4　高誘電・低粘性溶媒を用いたデュアル溶媒電解液の溶液物性
5　デュアル溶媒電解液のLABへの応用
6　おわりに

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NIRを用いた多成分マトリックス中の金属イオン/無機・有機アニオン/有機物間接指標の非破壊迅速定量法の確立― 製造品・中間体・品質保証・工程・排水・製造残渣物管理メソッドの確立 ―

【目次】
1　はじめに
2　NIR分析法とは
3　工業系アプリケーション構築のための概念
4　NIR分光分析法のメリット
5　アプリケーション作製に用いたNIRシステムとスペック
6　工業系アプリケーションのご紹介
7　考察
8　最後に

著者一覧
小島由継　　広島大学
立川貴士　　神戸大学
南祐輔　　大阪市立大学
天尾豊　　大阪市立大学
小林大祐　　東京電機大学
亀川厚則　　室蘭工業大学　
田村元紀　　電気通信大学
市川貴之　　広島大学　
中村暢伴　　大阪大学　
荒井創　　東京工業大学　　
池澤篤憲　　東京工業大学


目次
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【創刊39周年特集】水素社会の実現へ向けて―水素の製造と貯蔵技術展開―

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二酸化炭素削減とエネルギー自給率向上を目指して
Aiming for CO2 Reduction and Improvement of Energy Self-Sufficiency Rate

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ヘマタイトメソ結晶光電極を用いた太陽光水素製造
Solar Hydrogen Generation Using Hematite Mesocrystal Photoanodes

次世代エネルギーのひとつである水素を太陽光と水からつくり出すことができる光触媒が注目されている。一方,エネルギー変換効率は未だ数%程度であり,実用化に向け大幅な効率向上が望まれる。本研究では,独自のメソ結晶技術を応用し,高効率なヘマタイトメソ結晶光電極を開発し,太陽光水素を製造することに成功した。
【目次】
1　はじめに
2　メソ結晶
3　ヘマタイトメソ結晶光電極の作製と光水分解性能
4　効率向上のメカニズム
5　おわりに

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高分子分散型金属微粒子によるギ酸分解に基づく水素生成
Hydrogen Production Based on Formate Decomposition with Polymer-Dispersed Platinum Nanoparticles

近年,クリーンで持続可能なエネルギーとして水素が注目されているが,水素を安全かつ効率的に輸送・保管するためにアンモニア等のエネルギーキャリアが注目されている。本稿では,二酸化炭素から合成できるギ酸を水素エネルギーキャリアとして着目し,室温・大気圧条件下でギ酸を水素と二酸化炭素に選択的に分解し,水素を取り出すことのできる白金微粒子触媒について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　白金微粒子を用いたギ酸分解反応
　2.1　白金微粒子
　2.2　ギ酸分解反応条件
　2.3　Pt-PVPが触媒するギ酸分解に基づく水素生成速度のpH依存性
　2.4　赤外分光法を用いたギ酸と白金微粒子の結合状態の特定
　2.5　エタノール及び酢酸に対するPt-PVPの触媒活性の評価
　2.6　反応機構
　2.7　律速段階の検討
　2.8　副反応の検討
3　まとめ

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メタノール水溶液改質水素発生装置の開発
Development of Hydrogen Generation Reactor Using Methanol Reforming Reaction

メタノールは有機ハイドライドなどと比べて200℃程度と比較的低温条件下にて改質反応により水素を発生させることができ,二酸化炭素から合成する手法が提案されておりCCUの観点からも着目されている。本稿では,二重円筒型水素発生装置を用い,過熱液膜状態を活用したメタノール水溶液改質反応について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　再生可能エネルギーキャリア
3　過熱液膜状態
4　流通式反応器を用いた脱水素反応
5　二重円筒型水素発生装置の開発
6　おわりに

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高性能V系水素吸蔵合金の開発
Development of V-based Hydrogen Absorbing Alloys with High Performance and Their Multi-Hydrogen Functions

V系水素吸蔵合金は,常温常圧で水素を吸放出する最も高容量な水素吸蔵合金として知られ,適応するシステムの作動条件に対して,合金設計によって広範囲に水素吸蔵特性を制御できることに特徴がある。本稿ではV-Ti-Cr合金に着目し,水素貯蔵材料としての合金元素と高容量化の指針について述べ,更にV系合金の水素との多様な機能や応用例についても概説する。

【目次】
1　はじめに～水素吸蔵合金～
2　バナジウム(V)の水素化特性
3　V系水素吸蔵合金
4　V-Ti-Cr合金の高性能化
5　その他のV系水素吸蔵合金の高機能
　5.1　水素透過能
　5.2　同位体効果
　5.3　水素昇圧への応用

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ステンレス基材への多層硬質膜生成による水素バリア機能向上
Hydrogen Barrier Properties of Multi-Layered Coatings on Stainless Steels

水素用材料として使われるSUS316L鋼を基材として,多層硬質膜を被覆した試料の水素バリア特性を評価した。水素透過率を1/100以下に少なくする効果が確認できた。皮膜の結晶粒界や,多層膜の各皮膜間の界面は,水素のトラップサイトになりえて,微細結晶構造が水素バリア性発現に有効であると考えられた。

【目次】
1　序言
2　実験方法
　2.1　皮膜の特性
　2.2　水素透過試験
3　実験結果と考察
　3.1　水素透過挙動
　3.2　皮膜の微細結晶構造と水素透過挙動
4　結言

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ナトリウムを用いた熱化学水素製造
Thermochemical Hydrogen Production by Using Sodium

2050年における温室効果ガスの排出量を80%以上削減するために,再生可能エネルギーの大量導入は避けて通ることはできない。そのために,水素をより低コストに製造可能と考えられる熱化学法の一つとして,我々が注力しているナトリウムを用いた熱化学水素製造技術の概略と課題,更にはコストに関する見通しについて紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　熱化学水素製造
3　酸化ナトリウムからのナトリウム分離反応
4　様々な材料と酸化ナトリウムの反応性
5　腐食を回避する反応器
6　大量製造時のコスト見積もり
7　おわりに

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低濃度水素ガスを検出するためのパラジウムナノ粒子の開発
Development of Palladium Nanoparticles for Detection of Low-concentration Hydrogen Gas

低濃度の水素ガスに対して高い検出能力を有するパラジウムナノ粒子の作製方法に関する研究成果を紹介する。圧電体の共振を利用した独自の手法を用いて,基板上に適切に分散されたパラジウムナノ粒子を作製し,低濃度(0.25ppm)の水素ガスを検出することに成功した。

【目次】
1　はじめに
2　パラジウムナノ粒子の体積変化を利用した水素センサ
3　抵抗スペクトロスコピー法を用いた粒子間隔の調整
4　ナノ粒子を使った水素検出実験
5　まとめ

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[連載　革新型蓄電池の開発に向けた取り組み　第4回]

亜鉛空気電池の特徴・課題と対策
Zinc Air Battery-Features, Issues and Solutions

亜鉛空気電池はエネルギー密度・コスト・安全性の面でリチウムイオン電池を凌ぐ可能性を有する蓄電池であるが,実用化に向けて可逆性や耐久性の向上が必要である。本稿では亜鉛極および空気極の反応機構とその解析事例,および特性改善に向けた取り組みを紹介し,その可能性を探る。

【目次】
1　はじめに
2　亜鉛空気電池の特徴と課題
3　亜鉛極の特性改善の取り組み
4　空気極の特性改善の取り組み
5　メカニカル充電式亜鉛空気電池
6　おわりに