機能材料 発売日・バックナンバー

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

著者一覧
宮元展義　　福岡工業大学　
緒明佑哉　　慶應義塾大学
長田実　　名古屋大学
毛利恵美子　　九州工業大学　
中戸晃之　　九州工業大学
鈴木康孝　　山口大学
川俣純　　山口大学
粟屋恵介　　熊本大学
伊田進太郎　　熊本大学
嘉治寿彦　　東京農工大学
万代俊彦　　(国研)物質・材料研究機構


目次
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【特集】無機ナノシートの最新動向

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はじめに
Introduction

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ナノシート材料の合成:基礎から最先端手法まで
Syntheses of Nanosheet Materials : Fundamental and Advanced Methods

　ナノシート材料は,二次元異方的な形状に由来した特異な性質や機能に期待が集まっている。薄く・幅広い形状の材料を合成するには,等方的な形状をもつ材料とは異なるアプローチが必要となる。本稿では,無機・有機問わず様々なナノシート材料のボトムアップおよびトップダウン合成について,基礎から最先端の手法を俯瞰する。

【目次】
1　はじめに
2　ナノシート材料のボトムアップ合成
3　層状物質の層間相互作用とナノシート材料のトップダウン合成
4　層間相互作用の変換による柔軟な層状物質を利用したナノシート材料の合成
5　ハイスループット化とマテリアルズインフォマティクスによる制御性の向上
6　柔軟な層状物質を利用したはく離手法の有機高分子ナノシート作製への応用
7　おわりに

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無機ナノシートの精密集積と電子デバイスへの応用
Controlled Assembly of Inorganic Nanosheets and Its Application to Electronic Devices

　無機ナノシートは究極の2次元性と共に,グラフェンにはない組成,構造,機能の多様性を具備しており,グラフェンで実現できない機能発現を目指す「ポストグラフェン材料」の新しい舞台として注目されている。本稿では,酸化物ナノシートの精密集積技術と電子デバイスへの応用について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　ナノシートの精密集積
3　ナノシートの電子デバイス応用
4　おわりに

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無機ナノシート液晶とソフトマテリアル
Inorganic Nanosheet Liquid Crystals and Soft Materials Prepared from Nanosheets

　無機結晶という典型的なハードマテリアルから,ソフトマテリアルとしてふるまう無機ナノシート液晶が創出される。この一見矛盾するかのような事実は,近年,様々な研究事例により広く受け入れられている。無機ナノシート液晶を構成するナノシートは個々の粒子として結晶構造を維持しつつ,その集合体であるコロイドは液晶となってソフトマテリアル特有の柔らかさを示し,外力に対する敏感な応答性を有する。本稿では,無機ナノシート液晶について,その合成方法から有機物質由来のソフトマテリアルとの比較,外場による操作,無機―有機ハイブリッド材料としての無機ナノシート液晶の役割まで概説する。

【目次】
1　はじめに-ソフトマテリアルとは
2　無機ナノシート液晶の形成?無機結晶(ハードマテリアル)をソフトマテリアルに変換する
3　ソフトマテリアルとしての無機ナノシート液晶?有機ソフトマテリアルとは何が違うか
4　無機ナノシート液晶の操作?柔らかい構造を外場で制御する
　4.1　剪断による配向操作
　4.2　磁場による配向操作
　4.3　電場による配向操作
　4.4　光による配向操作
5　無機ナノシート液晶と有機高分子とのハイブリッド?刺激応答ゲルへの展開
6　おわりに

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粘土ナノシートが生み出すミクロな環境下にある有機化合物の光機能
Optical Functionalities of Organic Compounds Confined in Micro-Environments of Clay Nanosheets

　本稿では,粘土ナノシートの表面,あるいは層間のミクロ環境が,有機化合物から引き出す特徴的な光機能について概説する。特に,ミクロ環境がもたらす有機化合物の特異的な会合状態,立体構造の平面化,分子振動の抑制による一分子レベルの電子的性質の変化にフォーカスして紹介していく。

【目次】
1　はじめに
2　ナノシートの表面に吸着した有機化合物の会合状態の制御
3　立体構造の平面化
4　分子振動の抑制
5　粘土鉱物の膨潤性を利用した光学特性のスイッチング
6　おわりに

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ナノシート触媒
Nanosheet Catalyst

　層状化合物の剥離等によって合成できるナノシートは,高い比表面積を持ち,1 枚のナノシートは単結晶に近く粒界等が非常に少ない結晶であるため,光触媒材料や触媒材料として注目されている。本稿ではこのような「ナノシート触媒」の可能性について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　ナノシート光触媒
3　ナノシートpn接合光触媒
4　可視光応答性の酸窒化物ナノシート光触媒
5　揮発性有機物分解触媒
6　ナノシート水素化触媒
7　ナノシート電極触媒
8　まとめ

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　[Material Report-R&D]

10 μm 超の有機顔料半導体層でも動作する結晶化有機薄膜太陽電池
Crystallized Organic Photovoltaic Cells Operable with Organic Pigment Semiconductor Layers up to 10 μm

　有機顔料も適切に結晶化すると10 μm まで厚くしても有機薄膜太陽電池の光電変換層としての効率をほとんど落とさないことを発見した。有機顔料が従来より桁違いに大きい厚さでも正常に光電変換素子に利用できたことから,今後,結晶の利点を活かした顔料系の有機薄膜太陽電池や有機発光ダイオードなどの有機光電変換素子も期待される。

【目次】
1　はじめに
2　有機薄膜太陽電池とその光電変換層の膜厚の光学設計
3　有機薄膜太陽電池の活性層の膜厚と太陽電池特性の関係の結晶化による変化
　3.1　活性層が結晶化された顔料OPV素子の作製
　3.2　活性層の膜厚と太陽電池特性の関係
　3.3　10μmの結晶化有機薄膜太陽電池の膜形態と結晶性
　3.4　活性層の膜厚と吸収・太陽電池特性の関係
4　バッファ層と反射防止膜の効果
　4.1　安定した比較のためのバッファ層の選択
　4.2　反射防止膜の効果
5　まとめと展望

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[連載　革新型蓄電池の開発に向けた取り組み　第3回]

マグネシウム二次電池電解液の発展と実電池化への課題
Development of Magnesium Rechargeable Battery Electrolytes and Issues of Practical Battery Materialization

　マグネシウム二次電池は,安価かつ高容量化を望めることから,実用化が期待される革新電池の一つである。最も重要な要素材料である電解液が近年目覚ましい発展を遂げたものの,実電池化までは程遠い。本稿ではこれまでの研究動向を振り返りながら,マグネシウム電池電解液の課題,そして今後の展望を議論する。

【目次】
1　はじめに
2　マグネシウム二次電池電解液の分類と特徴
　2.1　ハロゲン化物含有電解液
　2.1.1　有機ハロゲン化物系電解液
　2.1.2　改質ハロゲン化物系電解液
　2.1.3　無機ハロゲン化物系電解液
　2.1.4　ハロゲン化物添加電解液
　2.2　非ハロゲン化物電解液
　2.2.1　有機ホウ素系/水素化ホウ素系
　2.2.2　イミド系
　2.2.3　弱配位性アニオン系
　2.2.4　その他
3　各電解液系の課題
　3.1　ハロゲン化物含有電解液
　3.2　非ハロゲン化物電解液
4　まとめと今後の展望

著者一覧
穂積篤　　(国研)産業技術総合研究所
山内祥弘　　(国研)物質・材料研究機構　
内藤昌信　　(国研)物質・材料研究機構　
平井悠司　　公立千歳科学技術大学　
植村駿　　公立千歳科学技術大学
菊地竜也　　北海道大学
中島大希　　北海道大学
近藤竜之介　　北海道大学
鈴木亮輔　　北海道大学
夏井俊悟　　東北大学　
佐藤知哉　　(国研)産業技術総合研究所　
井須紀文　　(株)LIXIL　
金子宗平　　日本ペイント・サーフケミカルズ(株)　　
中谷達行　　岡山理科大学　　
山本健太郎　　京都大学　　
内本喜晴　　京都大学


目次
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【特集】高撥水・高親水性材料の開発動向

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特集にあたって
Preface

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ハリセンボンに発想を得た高耐久超撥水材料の開発
Development of a Highly Durable Superhydrophobic Material Inspired by Porcupinefish

硬い棘と柔軟な皮膚から構成されるハリセンボンのような構造を持つ,柔軟で高耐久性のある超撥水性材料の作成に成功した。この材料は,テトラポッド型酸化亜鉛とシリコーンゴムのコンポジットとして有機溶媒下混合・乾燥することにより簡単に作成できる。柔軟かつ多孔性であるこの超撥水性材料は,摩耗,引っ掻き,切断,曲げ,捻れに対して優れた耐性を示した。

【目次】
1　超撥水性を実現するには?
2　超撥水性材料の弱点と解決法とは?
3　高耐久な超撥水性材料:我々の戦略
　3.1　序論
　3.2　本材料の着眼点と作成方法
　3.3　テトラポッド構造を超撥水材料に使う理論的裏付け
　3.4　超撥水性材料の最適化
　3.5　超撥水性の磨耗・切断耐性の評価
　3.6　超撥水性の曲げ・捻れ耐性の評価
　3.7　まとめ
4　超撥水性材料の今後の展望

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加硫ゴムの微細加工と濡れ制御
Fabrication of the Vulcanized Rubber Microstructures and its Wettability Control

材料表面の濡れ性は表面の微細構造によって増強されるため, 超撥水性材料を作るためには一般的に微細構造の導入が必要となる。しかし微細構造は脆く壊れやすいことが多いため,一般応用することは未だ困難である。そこで本稿では耐久性を有し柔軟な加硫ゴムを用いた微細構造超撥水性材料の作製と,延伸による濡れ制御について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　加硫ゴム表面への微細構造転写
3　加硫ゴム微細突起構造と表面濡れ性
4　微細突起構造の延伸による再配列と濡れ性の制御
5　加硫ゴム微細構造の形状記憶効果
6　まとめ

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陽極酸化によるアルミニウム表面のナノ構造制御と超親水性・超撥水性の発現
Nanostructure Control of Aluminum Surface via Anodizing and Emergence of Superhydrophilicity/Superhydrophobicity

ピロリン酸を用いたアルミニウムの陽極酸化によってアルミナナノファイバーを大量形成し,接触角10°以下の超親水アルミニウムや,接触角150°以上の超撥水アルミニウムを作製した。さらに,ナノファイバーの構造を精緻に制御することにより,水がよく滑落する超撥水から,水がよく吸着する超撥水まで,表面の滑落性を高度に制御した。

【目次】
1　はじめに
2　ピロリン酸を用いたアルミニウムの陽極酸化
3　ナノファイバー形成アルミニウム表面の超親水性
4　自己組織化単分子膜の修飾による超撥水性の発現
5　超撥水アルミニウム表面における水滴の滑落性
6　おわりに

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親水性ポリマーを用いた多機能バイオミメティック表面の開発
Development of Multifunctional Biomimetic Surfaces Using Hydrophilic Polymers

ハスの葉やウツボカズラの内壁といった生物体表の特異なぬれ性を模倣したバイオミメティック(生物模倣)材料/表面の開発が世界中で活況を呈している。生物は安価で環境負荷の低い汎用元素を利用し,常温・常圧という極めて温和な環境下,一つの表面構造を構築すると同時に,その表面のぬれ性を制御することで,複数の機能を効率よく発現させている。本稿では,著者らが魚類体表からヒントを得て開発した親水性ポリマー(ポリマーブラシとヒドロゲル皮膜)による多機能バイオミメティック表面について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　ポリマーブラシを用いたぬれ性制御技術
　2.1　ポリマーブラシ
　2.2　ポリマーブラシの合成法
　2.3　ポリマーブラシの大面積合成を可能にする新規重合開始層
　2.4　ポリマーブラシによるぬれ性制御
3　生物の多機能性に学んだ自己修復型バイオミメティック皮膜
　3.1　超親水性ヒドロゲル皮膜
　3.2　超親水性ヒドロゲル皮膜の多機能性
4　おわりに

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住宅用セラミックスの防汚・抗菌表面処理技術
Anti-Fouling and Antibacterial Surface Treatments Technology on Housing Ceramics

住宅の水まわりに使われる材料や設備に防汚・抗菌性能を付与することで,洗浄水や洗剤などの削減などによる環境負荷低減,および,手入れが簡単というユーザーメリットを同時に実現できる。住宅に用いられる代表的なセラミックスとして,タイルの防汚表面処理技術,トイレの防汚処理および銀を含む抗菌釉薬について述べる。

【目次】
1　はじめに
2　水使用量と防汚技術による環境負荷低減
3　タイルの防汚技術
4　トイレの防汚技術
5　トイレの抗菌技術
　5.1　抗菌の概念と抗菌性能試験法
　5.2　抗菌剤としての銀
　5.3　銀を用いた抗菌釉薬
　5.4　抗菌釉薬中の銀の存在状態
6　おわりに

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滑水性に優れる親水化処理剤の開発
Development of Hydrophilic Coating Agent Showing Excellent Water Sliding Properties

“親水性であるにも関わらず水がよく滑落する表面”,この一見矛盾した表面機能の実現を可能にする,日本ペイント・サーフケミカルズが開発したエアコン熱交換器向け表面処理剤,サーフアルコート9340,の優れた特性と機能発現メカニズムについて概説するとともに,著者らが最近開発した,滑水性に優れた親水性透明ゾル―ゲル皮膜について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　エアコン熱交換器向け親水化処理剤の開発動向
　2.1　熱交換器向け親水化処理
　2.2　暖房運転時の熱交換器への着霜問題
　2.3　親水滑水化処理
3　親水滑水化処理剤サーフアルコート9340の親水滑水性
4　親水性材料と疎水性材料の分散性を向上させたSAT9340皮膜の親水滑水性
5　表面官能基の動きに着目した親水滑水性皮膜
6　おわりに

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DLC 被覆人工血管チューブ内壁の親水化処理技術
Hydrophilic Functionalization on an Inner-Wall of Artificial Vascular Grafts Using Diamond-Like Carbon Coating Technology

　医療用材料は生体にとって異物と認識されるため,生体適合の点で問題がある。本稿では,新たに開発した交流高電圧バーストプラズマCVD法によるDLC成膜技術とバイオミメティックDLC創成技術の医療分野への応用について,人工血管を例にとり,医学・工学融合領域における最先端の実用化技術について概説する。

【目次】
1　はじめに
2　医用チューブ内腔面へのDLC成膜法
3　DLCコーティングの物性評価
4　DLC表面の平滑性および親水性評価
5　DLC人工血管の生体内評価(in vivo)
6　バイオミメティックスDLCの創成技術
7　表面電位を持つDLCの血液適合性
8　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2回]

フッ化物イオン全固体電池
All-Solid-State Fluoride Batteries

　1価のアニオンであるフッ化物イオンをキャリアとして用いるフッ化物全固体電池は,固体内拡散の観点で不利な多価のイオンの移動を用いることなく,多価金属/金属フッ化物を用いた多電子反応を利用することができるため,高入出力かつ高エネルギー密度の二次電池が期待される。ここでは,最近の開発動向について解説する。

【目次】
1　全固体フッ化物イオン二次電池の特徴と課題
2　金属/金属フッ化物正極材料の反応機構の解明と高出力化
3　固固界面反応の速度論解析
4　フッ化物イオン伝導性固体電解質の開発
5　おわりに

著者一覧
荏原充宏　　(国研)物質・材料研究機構
大矢裕一　　関西大学
増田造　　東京大学
坂本和歌子　　東京工業大学
嶋田直彦　　東京工業大学
丸山厚　　東京工業大学
宇都甲一郎　　(国研)物質・材料研究機構　
中川泰宏　　東京工業大学;東京大学
垣内田洋　　(国研)産業技術総合研究所　
﨑川伸基　　シャープ(株)
伊藤祥太郎　　(国研)産業技術総合研究所
秋山陽久　　(国研)産業技術総合研究所
林晃敏　　大阪府立大学　
作田敦　　大阪府立大学
辰巳砂昌弘　　大阪府立大学


目次
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【特集】スマートポリマーの最新展望

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巻頭言
Preface

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「関大メディカルポリマー」の開発と医療応用
Development of ”Kansai University Medical Polymers” and their Medical Application

関西大学では「『人に届く』関大メディカルポリマーによる未来医療の創出」プロジェクト(文部科学省私立大学研究ブランディング事業採択)を推進している。関大メディカルポリマー(KUMP)とは,関西大学で開発された医療用のポリマー材料の総称であり,スマートポリマーがその中心的役割を担っている。プロジェクトでは,材料化学者,機械工学者,臨床医の3者による医工連携により,臨床現場の「人」(患者,医師)に届く医療器材を開発・実用化することを最終目標としている。本稿では,プロジェクトの紹介とKUMPの例として生分解性スマートポリマーの開発事例を紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　プロジェクトの目指すもの
3　生分解性スマートポリマー
4　生分解性形状記憶ポリマー
5　標的指向性を持つ超安定ナノ粒子
6　温度応答型生分解性インジェクタブルポリマー
7　おわりに

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高分子複合体形成に基づくペプチドの活性化と脂質二重膜の2次元/3次元構造の操作
Polymer Complex-based Activation of a Membrane-active Peptide and 2D/3D Conversion of Lipid Bilayers

本稿では,分子シャペロン機能を持つカチオン性くし型共重合体と生体膜活性化ペプチドE5の複合体による生体膜構造の操作について解説する。特に,細胞程度の大きさを持つ脂質小胞(リポソーム)に対する複合体の作用として,脂質二重膜の2次元的なシートと3次元的なベシクル構造の変換や生体材料としての展開について述べる。

【目次】
1　はじめに
2　カチオン性くし型共重合体によるE5ペプチドの活性化
　2.1　生体膜活性化ペプチドE5
　2.2　カチオン性くし型共重合体による活性化
3　温度応答型カチオン性くし型共重合体の設計
　3.1　エマルション
　3.2　マイクロ流体デバイスを用いた単分散エマルションの作製
4　E5/PAA-g-Dex 複合体の細胞膜に対する作用
5　脂質ナノシートの形成と2次元/3次元構造の変換
　5.1　E5/PAA-g-Dex 複合体による脂質ナノシートの形成
　5.2　シート・ベシクル転移の可逆性と物質のサンプリング
　5.3　外部刺激によるシート・ベシクル転移の操作
6　まとめ

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形状記憶特性を有する生分解性ポリマー材料の開発
Development of Biodegradable Polymeric Materials with Shape Memory Ability

地球環境保全や持続的発展社会の構築に向けて生分解性高分子が注目を浴びており,生分解性高分子の高性能・機能化はその応用範囲をさらに広げる可能性がある。本稿では,高分子が示す形状記憶特性や生分解高分子を簡単に紹介し,我々が進めている形状記憶ポリ(ε-カプロラクトン)(PCL)の開発と応用展開について解説する。

【目次】
1　はじめに
2　高分子の形状記憶
3　生分解性を有する形状記憶高分子
4　生分解性形状記憶高分子のバイオメディカル分野への応用
　4.1　生体温度で駆動する形状記憶高分子
　4.2　バイオメディカルデバイスへの応用
5　生分解性形状記憶高分子の新展開-組織工学からメカノバイオロジーへ-
6　おわりに

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糖応答型スマートポリマーを用いた人工レクチンの開発
The Development of Artificially Synthetic Lectin by Saccharides-responsive Smart Polymers

本稿では糖鎖-レクチン相互作用の概略から医療応用などについて概説し,合成高分子による糖・糖鎖認識システムについて紹介している。加えて,新規性の高い糖認識性官能基としてbenzoxaborole基の特性について詳細に紹介し,これと温度応答性高分子と組み合わせることで作製したレクチン模倣高分子(benzoxaborole基含有高分子)についても紹介している。

【目次】
1　はじめに
2　糖鎖-レクチン相互作用の利用例
3　レクチンの合成アナログの開発
　3.1　フェニルボロン酸(PBA)
　3.2　benzoxaborole基
　3.3　poly(NIPAAm-st-HEAAm-st-MAAmBO)
4　おわりに

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太陽光の侵入量を温度に応じて調整できる液晶と高分子の複合材料
Liquid Crystal/Polymer Composites for Thermoresponsive Control of Solar Transmittance

液晶と反応性メソゲンから,光重合誘起相分離により,反転型熱応答性の高分子ネットワーク液晶を開発した。これは,省エネ効果を有するスマートウィンドウへの応用が期待される。作製法は,透明基板で挟んだ原料を光重合させるだけであり,電源不要で単純な構造・構成となるため,生産と運用の両面で実用化への壁が低い。

【目次】
1　スマートウィンドウとは
2　高分子ネットワーク液晶とは
3　熱応答型PNLC のスマートウィンドウ
4　より高い省エネを目指して
5　スマートウィンドウの評価技術について
6　本技術の展望

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省エネ空調技術を実現するスマートポリマー
A Smart Polymer Realizes an Air Conditioning Technology of the Low Energy Consumption

高分子ゲルは紙おむつやコンタクトレンズ等身の回りに利用されているが,近年は外部環境に応答して体積変化する刺激応答性が注目されている。本稿では下限臨界溶液温度(LCST)を持ち,顕著な温度応答性を示す刺激応答性高分子ゲルに着目し,省エネ空調技術へ応用すべく乾燥条件または周囲に液体の水のない環境下での刺激応答性高分子ゲルの可能性を明らかにする。

【目次】
1　はじめに
2　従来の空調技術
3　空調技術と高分子
4　吸湿放水ゲルの調製
5　ゲルの膨潤収縮
6　吸湿特性
7　ゲルからの放水
8　吸湿脱水サイクル
9　おわりに

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光に応答して可逆的に着脱できるスマート接着剤の開発
Development of Light-Induced Reversible Adhesives

粘着剤のように繰り返し粘着/剥離が可能な性質と高強度の接着力を併せ持つ接着剤は,被着体リサイクルや製造プロセスの効率化などに貢献できる新しい接着剤として期待されている。本稿では,アゾベンゼン含有化合物の光による固液相転移現象を利用した可逆接着剤の開発について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　アゾベンゼン含有化合物の光固液相転移を利用した可逆接着剤の開発
　2.1　アゾベンゼン含有糖アルコール誘導体
　2.2　アゾベンゼン含有ホモポリマー
　2.3　アゾベンゼン含有ブロック共重合体
3　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1回]

酸化物型全固体リチウム電池
Oxide-Based All-Solid-State Lithium Battery

酸化物型全固体電池を実現するためには,導電率の高い酸化物電解質の開発と電極活物質との固体界面接合がキーポイントとなる。本稿では,酸化物電解質の開発経緯について,結晶とガラスに分けて概説し,特に界面接合に有利な成形性に優れるガラス電解質の特性や応用について,筆者らの研究成果を中心に紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　結晶電解質
3　ガラス電解質
4　おわりに

著者一覧
松原浩司　　(国研)産業技術総合研究所　
中野恭兵　　(国研)理化学研究所　
細川浩司　　花王㈱　
反保衆志　　(国研)産業技術総合研究所　
佐野健志　　山形大学　
鎌田賢司　　(国研)産業技術総合研究所　
古瀬裕章　　北見工業大学
堀内尚紘　　東京医科歯科大学　
金炳男　　(国研)物質・材料研究機構　
三代憲司　　金沢大学　
古山渓行　　金沢大学
国嶋崇隆　　金沢大学


目次
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【特集】高効率次世代太陽電池の実現に向けた革新的材料技術

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特集にあたって
Introduction

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有機光電変換に必要な電子状態間のエネルギー差
The Energetic Difference between the Electronic States for Efficient Charge Generation in Organic Solar Cells

　有機薄膜太陽電池は次世代の発電素子として活発に研究が進められている。しかし素子内部の物理描像が完全に理解されているとは言いがたく,実用化にいたっていない。本稿では有機太陽電池内部の電子状態のエネルギー差と電荷生成効率の関連を議論する。系統的な太陽電池素子の評価により有機光電変換で効率よく電荷を生成するために必要な電子状態間のエネルギー差が見いだされた。有機太陽電池用の半導体材料を設計するにはこの点を考慮しなければならない。

【目次】
1　背景
2　有機半導体中の光電変換機構
3　検討した材料系と電子状態のエネルギーの評価法
4　電子状態のエネルギーと電荷生成効率の相関
5　展望

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液相法で作製する中間バンド型太陽電池への挑戦
Challenge to Solution-processed Intermediate-band Solar Cells　
　
単接合太陽電池の理論限界を超える高い変換効率が期待される中間バンド型太陽電池を,従来の「気相法」ではなく「液相法」で作製することに挑戦した。硫化鉛量子ドット/ペブスカイト複合太陽電池において,変換効率は未だ低いものの,中間バンドを介した2段階光吸収による光電流発生が観察され,中間バンド型太陽電池の「液相法」作製の可能性を示した。

【目次】
1　はじめに
2　中間バンド型太陽電池の現状の課題
3　「液相法」で作製する中間バンド型太陽電池
　3.1　設計
　3.2　作製
　3.3　構造解析
　3.4　エネルギー準位
　3.5　太陽電池特性
4　おわりに　

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テラワットPV時代の希少金属フリーCZTS太陽電池
Rare Metal Free CZTS Solar Cell for TW Scale Production

　10 年後には年産数テラワット(TW)と現在の数十倍の規模の太陽電池を生産する時代を迎える。TW時代マッチした,希少金属に頼らず豊富な資源が利用できる化合物太陽電池として我々は銅(Cu),亜鉛(Zn),スズ(Sn),そして硫黄/セレン(S/Se)からなるZTS太陽電池に着目し研究開発を進めてきた。本稿では研究開発の歴史的な背景および現状と課題について解説する。特に大きな開放電圧ロスに関して,発光の量子効率や蛍光寿命との関係を軸にその向上の取り組みと課題を明らかにする。
　　
【目次】
1　はじめに?太陽電池のテラワット生産時代?
2　テラワット時代に適したCZTS化合物太陽電池
3　CZTS太陽電池の課題および発光効率によるそのポテンシャル評価
4　CZTS太陽電池の高効率化の取り組み
　4.1　アルカリ金属添加
　4.2　表面処理による開放電圧向上
　4.3　Geを含む混晶制御による高効率化
　4.4　バンドプロファイル評価
5　まとめ

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高効率な低温形成逆型ペロブスカイト太陽電池の開発
Highly-efficient Low-temperature-processed Inverted Perovskite Solar Cells　
　　
　低温形成(150℃以下),逆型構造という方法で作製したペロブスカイト太陽電池として20%を超える変換効率を実現した。ホール輸送層及び電子輸送層において新材料を適用し,高い電圧を引き出したこと,結晶グレーンサイズを最大化したことが開発のポイントである。高効率な次世代塗布型太陽電池としての応用が期待される。

【目次】　
1　はじめに
2　素子の作製方法
3　太陽電池特性の評価及び考察
4　まとめ及び今後の展望
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溶媒キャスト法による固体TTA-UC材料
Solid TTA-UC Materials by Solution Casting

　長波長の光を短波長へと変換する光アップコンバージョン材料を2種類の化合物の混合
溶液を滴下・風乾することにより作製する手法を開発した。分子混合を保つ条件の工夫に
より,従来困難であった固体中での化合物間のエネルギー移動を促進した。緑から青への
変換系に加え,近赤外光から可視光へも固体系で可能となった。

【目次】
1　はじめに
2　三重項―三重項消滅光アップコンバージョン(TTA-UC)の原理
3　固体系でのTTA-UC
4　迅速乾燥キャスト法による高効率固体TTA-UC
5　近赤外励起のTTA-UC
6　近赤外励起の固体TTA-UCのメカニズム
7　顕微分光によるUC発光量子収率の測定
8　今後の展望
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　[Material Report-R&D]

非立方晶系フッ化アパタイトレーザーセラミックスの開発
Non-cubic Fluorapatite Laser Ceramics

　非立方晶系フッ化アパタイトの多結晶セラミックスにおいて,レーザー発振に至る程の
高い光学品質を得た。高度な粉末合成,焼結制御技術を駆使し,結晶粒を波長の約10 分
の1に制御することで,結晶方位がランダムであっても高い透光性が得られており,新し
いタイプの非立方晶系レーザーセラミックスと言える。

【目次】
1　はじめに
2　非立方晶系セラミックスの粒界散乱と透明化
3　希土類添加フッ化アパタイト
　3.1　透光性フッ化アパタイトセラミック蛍光体の作製法
　3.2　材料特性
　3.3　光学特性
4　Nd添加フッ化アパタイトセラミックスのレーザー実証
5　おわりに

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光触媒を利用する高反応性アルキン生成法の開発
Development of Photocatalytic Active Alkyne Generation Reactions　

　光によって高反応性アルキンを生成する化学反応は,望みのタイミングで局所的にアル
キンを利用する化学反応を行えることから,材料化学,生化学研究に有用である。本稿で
は近年著者らが開発した光触媒を利用するアルキン生成反応を中心に,高反応性アルキン
生成及びその利用について解説する。　　

【目次】
1　はじめに
2　シクロプロペノンの光分解による高反応性アルキン生成
3　光触媒を用いる高反応性アルキン生成
4　おわりに

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[機能材料マーケットデータ]

熱可塑性エラストマーの市場動向
Market Trend of Thermoplastic Elastomers

【目次】
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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[連載　革新型蓄電池の開発に向けた取り組み―prologue―]

連載にあたって
In Serialization

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