- 出版社：シーエムシー出版
- 発行間隔：月刊
- 発売日：毎月7日
- サイズ：B5判
■ あらゆる材料の高機能化に対応する総合機能材料情報誌
本誌は日本で初めての総合機能材料情報誌として創刊1981年以来、あらゆる材料・形態の高機能化情報を提供して参りました。弊社の豊富な蓄積と情報網をもとに、機能材料関連の動向を深く広範囲に正確に捉え、「仕事に直結する」最新技術・市場情報を掲載しております。
機能材料 発売日・バックナンバー
全262件中
91 〜 105 件を表示
著者一覧
中野浩平 岐阜大学
椎名武夫 千葉大学
花市岳 フタムラ化学株式会社
多賀敦 東洋紡㈱
野田智昭 (地独)北海道立総合研究機構
吉田慎一 ホクレン農業協同組合連合会
梶原鳴雪 名古屋大学
目次
-------------------------------------------------------------------------
【特集】ポストハーベストにおけるフィルム技術
-------------------------------------------------------------------------
巻頭言
Prefatory Note
-------------------------------------------------------------------------
包装による青果物の品質制御技術の最新動向
Recent Trends in Quality Control of Fresh Fruits and Vegetables by Means of Packaging
青果物は,収穫後も生命活動を維持しており,その品質保持においては,生命体であるなど,青果物の特性に応じた技術適用が不可欠である。青果物の品質保持には,低温,高湿度,適度な低酸素・高二酸化炭素濃度,低エチレン濃度,低振動・衝撃などの条件が求められる。包装資材は,これらの条件を満足させるために活用することが可能であり,適切な包装資材の利用により,青果物の高品質維持が可能となる。本稿では,包装による青果物の品質保持技術の基礎と,最近の動向を紹介した。
【目次】
1. はじめに
2. 青果物の品質保持のための環境条件
2.1 低温
2.2 高湿度
2.3 低酸素,高二酸化炭素濃度環境
2.4 エチレン
2.5 エチレン作用阻害
2.6 振動・衝撃の緩和
3. 青果物品質のための包装の最新動向
3.1 プラスチックフィルム包装
3.2 緩衝包装資材
3.3 保冷等温度管理
4. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
無孔通気性を付与した防曇フィルムによる鮮度保持包装技術
The Packaging Technology of Freshness Keeping for Vegetables byImperforate Poromeric Property Imparting Anti-fogg Film
当社では青果物用に防曇フィルムを数多く製造しているが,近年フードロスの観点から防曇フィルムにも鮮度保持という発想が必要となった。そこで当社は穴を開けるような従来の方法ではなく素材自体に通気性を持たせたフィルムを開発した。今回はこのフィルムを使った鮮度保持包装の原理や他社技術との違い,実例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 無孔通気の原理
3. 無孔通気性フィルムの機能
4. 青果物に対する鮮度保持包装(例:ブロッコリー)
5. 加工食品に対する鮮度保持包装(例:切り餅)
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
防曇フィルムF&GR開発と展開
Technology and Marketing Development of “TOYOBO PYLEN Film-FGR”
野菜包装用の防曇フィルムは,近年の市場環境の変化により,従来のサイドシールによる製袋方法から自動包装機製袋への移行が進みつつある。その流れは今後も継続するものと考えて開発を継続する一方で,今後の開発の大きな課題は環境問題への取り組み・対応となると考えられ,これらに向けたフィルムとしての取り組みを進めていく必要がある。
【目次】
1. はじめに
2. OPPフィルム概要と防曇OPPフィルム
2.1 OPP フィルム概要
2.2 防曇OPP フィルム
3. 今後の防曇フィルムの開発・展開
3.1 市場環境変化への対応
3.2 環境への取組み
3.3 当社の方向性
-------------------------------------------------------------------------
北海道のブロッコリー移出へのMA フィルム活用の検討
Study on Transport Method of Broccoli from Hokkaido using MA Film
国内流通の低温流通行程でブロッコリーの荷姿を氷詰め発泡スチロール箱からMAフィルム入り段ボール箱に代替することで、同等の鮮度保持効果等が期待され、包材・運搬経費を3割程度削減できた。流通中は10℃以下に低温管理する。10℃以上積算温度(箱外表面)が300℃・時間を超えると鮮度劣化する可能性がある。
【目次】
1. はじめに
2. 保冷庫での保管試験
3. 実際の流通試験
4. 経済性評価
5. まとめ
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
[ Material Report -R&D- ]
N3P3環網目状ポリホスファゼンの生成とその用途{Ⅱ}
Formation and Uses of Cyclomatrix Phosphazenes Ⅱ
N3P3環網目状ポリホスファゼン(3DPP)はN3P3環の側鎖基に結合しているスピロ環,エポキシ環の再配列あるいはアリル基付加反応で生成できる。得られた3DPPは有機溶媒に不溶の樹脂で,色は置換基によって異なるが透明の生成物も得られ,熱分解温度は比較的高い。これらの方法で得られた3DPPは既に実用化されているものもある。置換基再配列及び付加反応以外の方法で3DPPを得る方法とし,Trasesterification及びMicellaneous Reactionが知られている。しかしながら,これらの方法で3DPPを得たとの報告は少なく,また実用化に成功したとの報告もない。
【目次】
1. はじめに
2. 3DPPの研究開発
2.1 縮合架橋化反応
2.1.1 概要
2.1.2 置換基の再配列
2.1.3 付加反応
3. その他の方法による3DPPポリマーの生成
3.1 Trasesterification Reaction
3.2 Miscellanous Reaction
4. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
[ 機能材料マーケットデータ ]
食品用ハイバリア材料の市場動向
Market Trend of High-Barrier Materials for Food Packaging
飲料を含めた食品の品質を維持するうえで,包装材料のバリア性は必要不可欠な性能である。特に,多くの包装食品において色素や油脂の酸化による劣化は,貯蔵中最も早く感知され,風味への影響も大きいため,酸素バリア性が最も重要であるといえる。また,光には酸素を励起して反応性の高い活性酸素に変える作用があるため,酸素バリア性に加えて着色や印刷による遮光性を付与することも有効な手段となる。したがって,透明な包装材料を使用する場合には,遮光性を付与するよりも優れた酸素バリア性を持つ材料が必要になる。酸素バリア性を持つフィルム包材の用途は,酸化変色しやすいミオグロビンという赤色色素を多量に含んでいる生鮮肉,卵由来のリポタンパク質によって乳化された水中油滴型のエマルジョンであるマヨネーズ,初期水分が1～3%と低いため吸湿しやすく,水分が5～7%まで上昇すると軟化などの品質劣化が生じるポテトチップスなどのスナック菓子,炊飯調理した米飯をトレイに入れて無菌パックした無菌包装米飯,加熱加圧殺菌したレトルト食品など非常に広範囲にわたっている。
【目次】(各節、共通項目1.1 機能性と用途, 1.2 製法, 1.3 メーカー動向)
1. アルミ箔
2. PVDCコートフィルム
3. EVOH系フィルム
4. PVAコートフィルム
5. ONyフィルム
6. アルミ蒸着フィルム
7. 透明蒸着フィルム
-------------------------------------------------------------------------
[ 機能材料マーケットデータ ]
プラスチック添加用防曇剤の市場動向
Market Trend of Plastic Additives for Anti-Fogging
プラスチックの表面は撥水性をもっており,表面が曇りやすくなる。食品包装用フィルムでは,表面が曇ることによって内容物が見えなくなったり,付着した水滴により変色や腐敗を招いたりする問題が発生する。一方,農業用のハウスやアーチパイプ,トンネルなどに使われる農業用フィルムでも,ハウスなどの内外の温度差によって生じる水滴で農作物の腐敗が進みやすい。そのため,食品包装用フィルムや農業用フィルムでは防曇剤が使用され,製品使用時に外気面,内面(気温,水滴)における曇りを防止している。
【目次】
1. 食品・非食品用防曇フィルム
2. 農業用防曇フィルム
3. 需要動向
4. 価格動向
5. メーカー動向
-------------------------------------------------------------------------
2018『機能材料』総目次
-------------------------------------------------------------------------
中野浩平 岐阜大学
椎名武夫 千葉大学
花市岳 フタムラ化学株式会社
多賀敦 東洋紡㈱
野田智昭 (地独)北海道立総合研究機構
吉田慎一 ホクレン農業協同組合連合会
梶原鳴雪 名古屋大学
目次
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【特集】ポストハーベストにおけるフィルム技術
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巻頭言
Prefatory Note
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包装による青果物の品質制御技術の最新動向
Recent Trends in Quality Control of Fresh Fruits and Vegetables by Means of Packaging
青果物は,収穫後も生命活動を維持しており,その品質保持においては,生命体であるなど,青果物の特性に応じた技術適用が不可欠である。青果物の品質保持には,低温,高湿度,適度な低酸素・高二酸化炭素濃度,低エチレン濃度,低振動・衝撃などの条件が求められる。包装資材は,これらの条件を満足させるために活用することが可能であり,適切な包装資材の利用により,青果物の高品質維持が可能となる。本稿では,包装による青果物の品質保持技術の基礎と,最近の動向を紹介した。
【目次】
1. はじめに
2. 青果物の品質保持のための環境条件
2.1 低温
2.2 高湿度
2.3 低酸素,高二酸化炭素濃度環境
2.4 エチレン
2.5 エチレン作用阻害
2.6 振動・衝撃の緩和
3. 青果物品質のための包装の最新動向
3.1 プラスチックフィルム包装
3.2 緩衝包装資材
3.3 保冷等温度管理
4. おわりに
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無孔通気性を付与した防曇フィルムによる鮮度保持包装技術
The Packaging Technology of Freshness Keeping for Vegetables byImperforate Poromeric Property Imparting Anti-fogg Film
当社では青果物用に防曇フィルムを数多く製造しているが,近年フードロスの観点から防曇フィルムにも鮮度保持という発想が必要となった。そこで当社は穴を開けるような従来の方法ではなく素材自体に通気性を持たせたフィルムを開発した。今回はこのフィルムを使った鮮度保持包装の原理や他社技術との違い,実例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 無孔通気の原理
3. 無孔通気性フィルムの機能
4. 青果物に対する鮮度保持包装(例:ブロッコリー)
5. 加工食品に対する鮮度保持包装(例:切り餅)
6. おわりに
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防曇フィルムF&GR開発と展開
Technology and Marketing Development of “TOYOBO PYLEN Film-FGR”
野菜包装用の防曇フィルムは,近年の市場環境の変化により,従来のサイドシールによる製袋方法から自動包装機製袋への移行が進みつつある。その流れは今後も継続するものと考えて開発を継続する一方で,今後の開発の大きな課題は環境問題への取り組み・対応となると考えられ,これらに向けたフィルムとしての取り組みを進めていく必要がある。
【目次】
1. はじめに
2. OPPフィルム概要と防曇OPPフィルム
2.1 OPP フィルム概要
2.2 防曇OPP フィルム
3. 今後の防曇フィルムの開発・展開
3.1 市場環境変化への対応
3.2 環境への取組み
3.3 当社の方向性
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北海道のブロッコリー移出へのMA フィルム活用の検討
Study on Transport Method of Broccoli from Hokkaido using MA Film
国内流通の低温流通行程でブロッコリーの荷姿を氷詰め発泡スチロール箱からMAフィルム入り段ボール箱に代替することで、同等の鮮度保持効果等が期待され、包材・運搬経費を3割程度削減できた。流通中は10℃以下に低温管理する。10℃以上積算温度(箱外表面)が300℃・時間を超えると鮮度劣化する可能性がある。
【目次】
1. はじめに
2. 保冷庫での保管試験
3. 実際の流通試験
4. 経済性評価
5. まとめ
6. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
N3P3環網目状ポリホスファゼンの生成とその用途{Ⅱ}
Formation and Uses of Cyclomatrix Phosphazenes Ⅱ
N3P3環網目状ポリホスファゼン(3DPP)はN3P3環の側鎖基に結合しているスピロ環,エポキシ環の再配列あるいはアリル基付加反応で生成できる。得られた3DPPは有機溶媒に不溶の樹脂で,色は置換基によって異なるが透明の生成物も得られ,熱分解温度は比較的高い。これらの方法で得られた3DPPは既に実用化されているものもある。置換基再配列及び付加反応以外の方法で3DPPを得る方法とし,Trasesterification及びMicellaneous Reactionが知られている。しかしながら,これらの方法で3DPPを得たとの報告は少なく,また実用化に成功したとの報告もない。
【目次】
1. はじめに
2. 3DPPの研究開発
2.1 縮合架橋化反応
2.1.1 概要
2.1.2 置換基の再配列
2.1.3 付加反応
3. その他の方法による3DPPポリマーの生成
3.1 Trasesterification Reaction
3.2 Miscellanous Reaction
4. おわりに
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[ 機能材料マーケットデータ ]
食品用ハイバリア材料の市場動向
Market Trend of High-Barrier Materials for Food Packaging
飲料を含めた食品の品質を維持するうえで,包装材料のバリア性は必要不可欠な性能である。特に,多くの包装食品において色素や油脂の酸化による劣化は,貯蔵中最も早く感知され,風味への影響も大きいため,酸素バリア性が最も重要であるといえる。また,光には酸素を励起して反応性の高い活性酸素に変える作用があるため,酸素バリア性に加えて着色や印刷による遮光性を付与することも有効な手段となる。したがって,透明な包装材料を使用する場合には,遮光性を付与するよりも優れた酸素バリア性を持つ材料が必要になる。酸素バリア性を持つフィルム包材の用途は,酸化変色しやすいミオグロビンという赤色色素を多量に含んでいる生鮮肉,卵由来のリポタンパク質によって乳化された水中油滴型のエマルジョンであるマヨネーズ,初期水分が1～3%と低いため吸湿しやすく,水分が5～7%まで上昇すると軟化などの品質劣化が生じるポテトチップスなどのスナック菓子,炊飯調理した米飯をトレイに入れて無菌パックした無菌包装米飯,加熱加圧殺菌したレトルト食品など非常に広範囲にわたっている。
【目次】(各節、共通項目1.1 機能性と用途, 1.2 製法, 1.3 メーカー動向)
1. アルミ箔
2. PVDCコートフィルム
3. EVOH系フィルム
4. PVAコートフィルム
5. ONyフィルム
6. アルミ蒸着フィルム
7. 透明蒸着フィルム
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[ 機能材料マーケットデータ ]
プラスチック添加用防曇剤の市場動向
Market Trend of Plastic Additives for Anti-Fogging
プラスチックの表面は撥水性をもっており,表面が曇りやすくなる。食品包装用フィルムでは,表面が曇ることによって内容物が見えなくなったり,付着した水滴により変色や腐敗を招いたりする問題が発生する。一方,農業用のハウスやアーチパイプ,トンネルなどに使われる農業用フィルムでも,ハウスなどの内外の温度差によって生じる水滴で農作物の腐敗が進みやすい。そのため,食品包装用フィルムや農業用フィルムでは防曇剤が使用され,製品使用時に外気面,内面(気温,水滴)における曇りを防止している。
【目次】
1. 食品・非食品用防曇フィルム
2. 農業用防曇フィルム
3. 需要動向
4. 価格動向
5. メーカー動向
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2018『機能材料』総目次
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著者一覧
境哲男 (国研)産業技術総合研究所
太田鳴海 (国研)物質・材料研究機構
齋藤唯理亜 (国研)産業技術総合研究所
向井孝志 ATTACCATO合同会社
池内勇太 ATTACCATO合同会社
山下直人 ATTACCATO合同会社
坂本太地 ATTACCATO合同会社
幸琢寛 技術研究組合 リチウムイオン電池材料評価研究センター
小島由継 広島大学
秋葉悦男 九州大学
目次
-------------------------------------------------------------------------
【特集】高いエネルギー密度の実現を目指した新材料動向
-------------------------------------------------------------------------
持続可能なエネルギーシステムの実現に向けた新機能材料
New Functional Materials for Realizing Sustainable Energy System
-------------------------------------------------------------------------
ナノ多孔構造を導入したアモルファスシリコン負極膜の開発
Porous Amorphous Si Anode Films for All-Solid-State Li Batteries
充放電の際,約4倍の体積変化がシリコン負極に起こる。この変化は有機電解液中で生じる固体電解質界面相保護膜の不安定化及び活物質材の微粉化に繋がり,充放電サイクルに伴う急激な容量低下を負極にもたらす。本開発ではこれらの課題に対しそれぞれ,無機固体電解質の利用及び活物質へのナノ多孔構造導入により取り組んだ。
【目次】
1.はじめに
2.充放電時に体積変化を経験する負極活物質の課題
2.1 不安定な固体電解質界面相(Solid Electrolyte Interphase,SEI)保護膜
2.2 活物質材の微粉化
3.充放電時に体積変化を経験する負極活物質のサイクル安定化
3.1 有機電解液に替えて無機固体電解質を用いた取り組み
3.2 活物質材にナノ多孔構造を導入した取り組み
4.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
高密度,高パワーを目指す二次電池のセパレータ設計
Designing of Separator Membranes for High Power Battery Systems
電池の出力特性を支配する電池内のイオン易動度の向上を目指して,セパレータ内イオンの易動度,その大きさを決めるミクロ粘性率を個別に求め,セパレータの多孔構造パラメータとの相関性を調べた。また,可動イオン側の構造による移動性の違いも併せて検討し,空隙内イオン輸送を効率的に進めるための,膜とイオンの構造設計指針を提示した。
【目次】
1. 二次電池におけるセパレータの役割
2. セパレータ内のイオン移動の評価方法
3. セパレータの性能評価
4. 次世代セパレータの開発と評価―ポリプロピレン(PP)セパレータ―
5. 今後の課題
-------------------------------------------------------------------------
ケイ酸系無機バインダをコートしたシリコン電極のサイクル特性と高エネルギー密度二次電池の開発
Cycle Performance of Silicon Electrode Coated with Silicate Based Inorganic Binder for High Energy Dencity Li-ion Secondary Battery
単体Siを用いた負極の高容量化と長寿命化を両立すべく,高強度で優れた結着性を示すケイ酸系無機バインダに着目した。本稿では,ケイ酸系無機系バインダをコートしたSi負極のサイクル特性について述べるとともに,開発したSi負極とNCA正極とを組み合わせた5Ah級の電池について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ケイ酸系無機バインダをコートしたSi負極のサイクル特性
3. 5Ah級の積層電池の試作
4. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
硫化物系全固体電池の構築プロセスと評価法
Construction Process and Evaluation Method for All-Solid-State Battery with Sulfide-Based Electrolyte
硫化物系全固体リチウムイオン電池は,次世代のEV用電源の本命候補として大きな注目を集めており,近い将来の実用化が期待されている。本稿では,高性能と安全性の両立が可能な全固体電池について,その魅力と課題を現行のリチウムイオン電池と比較しながら説明し,さらに,全固体電池用に開発された構築プロセスや評価法などを紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 全固体LIBとその魅力
3. 全固体LIBの試作方法
4. 全固体LIB用の評価法の開発
5. LIBTECの取り組みとSOLiD-EVプロジェクトの紹介
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
高密度水素貯蔵材料の開発
Development of High Density Hydrogen Storage Materials
水素を軽量でコンパクトに貯蔵するための「高密度水素貯蔵材料の開発」は,水素を高効率に利用するための重要な課題である。本稿では水素吸蔵合金,無機系材料,炭素系材料や液体水素化物等種々の水素貯蔵材料の特性(重量水素密度,体積水素密度)とその応用(水素エネルギーキャリア等)を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 水素貯蔵材料の特性
2.1 水素吸蔵合金
2.2 無機系材料(ケミカルハイドライド)
2.2.1 ケミカルハイドライドの加水分解と加アンモニア分解
2.2.2 ケミカルハイドライドの熱分解
2.3 炭素系材料
2.4 液体水素化物
3. 水素貯蔵材料の水素密度
4. 水素貯蔵材料の用途
5. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
水素貯蔵材料研究の最新動向
Research and Development of Hydrogen Storage Materials
水素は常温常圧では気体であるため,固体や液体の燃料とは異なり貯蔵や輸送には,様々な技術を用いる必要がある。水素貯蔵材料は水素を固体に貯えることで貯蔵や輸送に用いるもので,高い水素貯蔵密度と安全性にその特徴がある。本稿では,水素貯蔵材料の特徴を述べた後,最近の研究開発動向を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 水素貯蔵材料の分類
3. 電気化学的利用
4. 燃料電池自動車など移動体への応用
5. 再生可能エネルギーの貯蔵のような定置式装置への応用
6. 太陽熱の蓄熱のような熱機関への応用
7. むすび
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[ 機能材料マーケットデータ ]
HV,PHV,EV の市場動向
Market Trend of HV, PHV, EV
自動車の環境規制が世界各国で大幅に強化されることで車載電池需要が急拡大する見込みであり,電池メーカー,パーツメーカー各社は生産能力の増強を競っている。また,無公害車規制により日本で主流を占めていたHVは一部の国においてエコカーではないという扱いとなっており,EVやPHVの開発では当初は日本勢が先導してきたが,近年では海外勢が存在感を高めている。
【目次】
1. 概要
1.1 アメリカの動き
1.2 中国の動き
1.3 ヨーロッパの動き
1.4 中国以外のアジア諸国
2. 市場動向
2.1 紙
2.2 板紙
3. メーカー動向
3.1 日本メーカーの動向
3.2 米国メーカーの動向
3.3 ヨーロッパメーカーの動向
3.4 中国市場でのメーカー動向
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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 Trend of Chemicals for Flat Panel Display
フラットパネルディスプレイ市場は,90%以上を占める液晶の動きに大きく左右される。2015年の世界のフラットパネルディスプレイ市場は,パソコン(PC)市場は低水準であったが,4Kテレビや大型液晶テレビ,スマートフォンやタブレット向けが伸びて市場を牽引した。大型液晶全体の出荷数量は横ばい,出荷金額ベースは1%程度の伸びとなった。一方,中小型液晶では,スマートフォン向けの需要が伸びているが,単価は下落し出荷金額は若干減少している。有機ELについては,ウェアラブル端末の市場拡大が期待されるが,小型で単価が安いことや,スマートフォン向け製品の単価下落によって,出荷金額では成長の減速がみられた。こうした結果から,フラットパネルディスプレイの世界市場は,12兆3753億円となっている。これは,2014年の約11兆4691億円に比べ,7.9%の伸びである。今後は,その他のフラットパネルディスプレイの開発競争の激化が予想される。また,フラットパネルディスプレイの部材・構成材料の市場では,これまで日本メーカーが優位に立ってきたが,韓国や台湾,中国メーカーの部材国産化政策により一部材料では日本メーカーがシェアを落としている。
【目次】
1. フラットパネルディスプレイ市場
2. 液晶ディスプレイ市場
3. プラズマディスプレイパネル市場
4. 有機EL市場
5. 電子ペーパー市場
6. 液晶ディスプレイ構成材料
6.1 概要
6.2 光学フィルム
6.2.1 偏光フィルム
6.2.2 位相差フィルム
6.2.3 視野角拡大フィルム
6.2.4 拡散フィルム
6.2.5 プリズムシート
6.2.6 反射フィルム
6.3 バックライトユニット
6.3.1 バックライトの構成
6.3.2 導光板
6.3.3 LED光源
7. 有機EL構成材料
境哲男 (国研)産業技術総合研究所
太田鳴海 (国研)物質・材料研究機構
齋藤唯理亜 (国研)産業技術総合研究所
向井孝志 ATTACCATO合同会社
池内勇太 ATTACCATO合同会社
山下直人 ATTACCATO合同会社
坂本太地 ATTACCATO合同会社
幸琢寛 技術研究組合 リチウムイオン電池材料評価研究センター
小島由継 広島大学
秋葉悦男 九州大学
目次
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【特集】高いエネルギー密度の実現を目指した新材料動向
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持続可能なエネルギーシステムの実現に向けた新機能材料
New Functional Materials for Realizing Sustainable Energy System
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ナノ多孔構造を導入したアモルファスシリコン負極膜の開発
Porous Amorphous Si Anode Films for All-Solid-State Li Batteries
充放電の際,約4倍の体積変化がシリコン負極に起こる。この変化は有機電解液中で生じる固体電解質界面相保護膜の不安定化及び活物質材の微粉化に繋がり,充放電サイクルに伴う急激な容量低下を負極にもたらす。本開発ではこれらの課題に対しそれぞれ,無機固体電解質の利用及び活物質へのナノ多孔構造導入により取り組んだ。
【目次】
1.はじめに
2.充放電時に体積変化を経験する負極活物質の課題
2.1 不安定な固体電解質界面相(Solid Electrolyte Interphase,SEI)保護膜
2.2 活物質材の微粉化
3.充放電時に体積変化を経験する負極活物質のサイクル安定化
3.1 有機電解液に替えて無機固体電解質を用いた取り組み
3.2 活物質材にナノ多孔構造を導入した取り組み
4.まとめ
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高密度,高パワーを目指す二次電池のセパレータ設計
Designing of Separator Membranes for High Power Battery Systems
電池の出力特性を支配する電池内のイオン易動度の向上を目指して,セパレータ内イオンの易動度,その大きさを決めるミクロ粘性率を個別に求め,セパレータの多孔構造パラメータとの相関性を調べた。また,可動イオン側の構造による移動性の違いも併せて検討し,空隙内イオン輸送を効率的に進めるための,膜とイオンの構造設計指針を提示した。
【目次】
1. 二次電池におけるセパレータの役割
2. セパレータ内のイオン移動の評価方法
3. セパレータの性能評価
4. 次世代セパレータの開発と評価―ポリプロピレン(PP)セパレータ―
5. 今後の課題
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ケイ酸系無機バインダをコートしたシリコン電極のサイクル特性と高エネルギー密度二次電池の開発
Cycle Performance of Silicon Electrode Coated with Silicate Based Inorganic Binder for High Energy Dencity Li-ion Secondary Battery
単体Siを用いた負極の高容量化と長寿命化を両立すべく,高強度で優れた結着性を示すケイ酸系無機バインダに着目した。本稿では,ケイ酸系無機系バインダをコートしたSi負極のサイクル特性について述べるとともに,開発したSi負極とNCA正極とを組み合わせた5Ah級の電池について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ケイ酸系無機バインダをコートしたSi負極のサイクル特性
3. 5Ah級の積層電池の試作
4. おわりに
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硫化物系全固体電池の構築プロセスと評価法
Construction Process and Evaluation Method for All-Solid-State Battery with Sulfide-Based Electrolyte
硫化物系全固体リチウムイオン電池は,次世代のEV用電源の本命候補として大きな注目を集めており,近い将来の実用化が期待されている。本稿では,高性能と安全性の両立が可能な全固体電池について,その魅力と課題を現行のリチウムイオン電池と比較しながら説明し,さらに,全固体電池用に開発された構築プロセスや評価法などを紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 全固体LIBとその魅力
3. 全固体LIBの試作方法
4. 全固体LIB用の評価法の開発
5. LIBTECの取り組みとSOLiD-EVプロジェクトの紹介
6. おわりに
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高密度水素貯蔵材料の開発
Development of High Density Hydrogen Storage Materials
水素を軽量でコンパクトに貯蔵するための「高密度水素貯蔵材料の開発」は,水素を高効率に利用するための重要な課題である。本稿では水素吸蔵合金,無機系材料,炭素系材料や液体水素化物等種々の水素貯蔵材料の特性(重量水素密度,体積水素密度)とその応用(水素エネルギーキャリア等)を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 水素貯蔵材料の特性
2.1 水素吸蔵合金
2.2 無機系材料(ケミカルハイドライド)
2.2.1 ケミカルハイドライドの加水分解と加アンモニア分解
2.2.2 ケミカルハイドライドの熱分解
2.3 炭素系材料
2.4 液体水素化物
3. 水素貯蔵材料の水素密度
4. 水素貯蔵材料の用途
5. おわりに
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水素貯蔵材料研究の最新動向
Research and Development of Hydrogen Storage Materials
水素は常温常圧では気体であるため,固体や液体の燃料とは異なり貯蔵や輸送には,様々な技術を用いる必要がある。水素貯蔵材料は水素を固体に貯えることで貯蔵や輸送に用いるもので,高い水素貯蔵密度と安全性にその特徴がある。本稿では,水素貯蔵材料の特徴を述べた後,最近の研究開発動向を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 水素貯蔵材料の分類
3. 電気化学的利用
4. 燃料電池自動車など移動体への応用
5. 再生可能エネルギーの貯蔵のような定置式装置への応用
6. 太陽熱の蓄熱のような熱機関への応用
7. むすび
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[ 機能材料マーケットデータ ]
HV,PHV,EV の市場動向
Market Trend of HV, PHV, EV
自動車の環境規制が世界各国で大幅に強化されることで車載電池需要が急拡大する見込みであり,電池メーカー,パーツメーカー各社は生産能力の増強を競っている。また,無公害車規制により日本で主流を占めていたHVは一部の国においてエコカーではないという扱いとなっており,EVやPHVの開発では当初は日本勢が先導してきたが,近年では海外勢が存在感を高めている。
【目次】
1. 概要
1.1 アメリカの動き
1.2 中国の動き
1.3 ヨーロッパの動き
1.4 中国以外のアジア諸国
2. 市場動向
2.1 紙
2.2 板紙
3. メーカー動向
3.1 日本メーカーの動向
3.2 米国メーカーの動向
3.3 ヨーロッパメーカーの動向
3.4 中国市場でのメーカー動向
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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 Trend of Chemicals for Flat Panel Display
フラットパネルディスプレイ市場は,90%以上を占める液晶の動きに大きく左右される。2015年の世界のフラットパネルディスプレイ市場は,パソコン(PC)市場は低水準であったが,4Kテレビや大型液晶テレビ,スマートフォンやタブレット向けが伸びて市場を牽引した。大型液晶全体の出荷数量は横ばい,出荷金額ベースは1%程度の伸びとなった。一方,中小型液晶では,スマートフォン向けの需要が伸びているが,単価は下落し出荷金額は若干減少している。有機ELについては,ウェアラブル端末の市場拡大が期待されるが,小型で単価が安いことや,スマートフォン向け製品の単価下落によって,出荷金額では成長の減速がみられた。こうした結果から,フラットパネルディスプレイの世界市場は,12兆3753億円となっている。これは,2014年の約11兆4691億円に比べ,7.9%の伸びである。今後は,その他のフラットパネルディスプレイの開発競争の激化が予想される。また,フラットパネルディスプレイの部材・構成材料の市場では,これまで日本メーカーが優位に立ってきたが,韓国や台湾,中国メーカーの部材国産化政策により一部材料では日本メーカーがシェアを落としている。
【目次】
1. フラットパネルディスプレイ市場
2. 液晶ディスプレイ市場
3. プラズマディスプレイパネル市場
4. 有機EL市場
5. 電子ペーパー市場
6. 液晶ディスプレイ構成材料
6.1 概要
6.2 光学フィルム
6.2.1 偏光フィルム
6.2.2 位相差フィルム
6.2.3 視野角拡大フィルム
6.2.4 拡散フィルム
6.2.5 プリズムシート
6.2.6 反射フィルム
6.3 バックライトユニット
6.3.1 バックライトの構成
6.3.2 導光板
6.3.3 LED光源
7. 有機EL構成材料
著者一覧
武内正隆 昭和電工㈱
森下隆広 東洋炭素㈱
安在瑞穂 東洋炭素㈱
初代善夫 東洋炭素㈱
三宅浩二 日本アイ・ティ・エフ㈱
小池常夫 (元)島貿易㈱
向史博 バンドー化学㈱
川西信吾 日本電波工業㈱
目次
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【特集】炭素材料応用の最新動向
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黒鉛負極材の開発と今後の展開
Development and Future Trend of Graphite Anode Material
当社(昭和電工)は,長年の人造黒鉛電極事業で培ってきた高温熱処理技術や炭素粉体処理技術を活用し,LIB負極用に人造黒鉛負極材SCMGR(SCMG:Structure-Controlled-Micro-Graphite)を商業生産している。SCMGRは,車載用LIBや蓄電用LIBのような,長サイクル寿命,保存特性が要求される大型LIB向けグレードに適している。さらに当社は高容量次期負極材料として有望視されているSi黒鉛複合系材料の開発も進めている。本稿では,当社SCMGR負極材や開発中のSi黒鉛負極材の特徴などを例示しながら,LIB負極材の現状と開発動向を解説する。
【目次】
1. はじめに
2. 炭素系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 LIB及び負極材料要求項目
3. 人造黒鉛負極材のサイクル特性,保存特性,低膨張特性,入出力特性の改善
3.1 人造黒鉛SCMGRの特徴
3.2 人造黒鉛SCMGR(AGr),カーボンコート球状化天然黒鉛(NGr)のサイクル特性,保存特性比較とその解析
3.3 人造黒鉛SCMGRの低膨張特性
3.4 人造黒鉛SCMGRの高入出力特性
3.5 人造黒鉛SCMGRのさらなる高容量化:Si黒鉛負極材の開発
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メソポーラス炭素の工業製品化とその用途展開
Industrialization of Mesoporous Carbons and its Applica
ナノオーダーの多孔性を持つ炭素材料は古くから工業材料として存在し,化学工業や医薬,食品工場などで,分離・生成,濃縮などに用いられ,近年では蓄電デバイスの電極などへの適用がなされるなど用途の拡充が進んでいる。これら新たな用途に適合しうる細孔のサイズ,構造を制御されたメソ孔を多く有する多孔質炭素材料を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 細孔を有する多孔質材料
3. MgOテンプレートを使用したメソポーラスカーボン
3.1 調製方法
3.2 メソポーラスカーボンの物性
4. メソポーラスカーボンの用途展開
5. メソポーラスカーボンの高結晶化
6. おわりに
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DLC膜とその応用展開
Characteristics and Applications of Diamond Like Carbon(DLC)Films
DLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)膜はアモルファスの炭素膜の総称であるが,極めて優れた低摩擦性,耐摩耗性,耐焼き付き性また耐食性を有するという特徴を持つこと,また構成元素としてもC,Hなど環境負荷の小さい物質で構成されることから,1980年代より注目を集め,工業製品への適用が図られてきた。近年では省エネルギー・省資源が叫ばれる中,輸送機器や機械装置などの摺動部品に適用することによって低燃費・潤滑剤の低減・長寿命化を求める流れが加速し,様々な製品に適用されるようになっている。本稿ではまずDLC膜とその製法について解説し,応用展開については特に自動車部品を中心に概説する。
【目次】
1. DLC膜の特徴と製法
2. DLCの応用例
2.1 自動車エンジン部品
2.2 エンジン以外の自動車部品
2.3 自動車部品以外の応用例
3. まとめ
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CNT充填エポキシ樹脂ナノコンポジットの開発と展開
Development and Deployment of CNT Reinforced Epoxy Resin Nano-Composites
現在実用化されているカーボンナノチューブ(CNT)充填エポキシ樹脂ナノコンポジットのほとんどは,CNTをエポキシ樹脂中に均一に分散(均一化手法と呼ぶ)させた繊維強化複合材料であるが,さらなる特性向上を目指し,CNTを必要とされる箇所に局在化させる手法(局在化手法)が試みられていて,その開発動向について文献例を中心に解説する。
【目次】
1. CNT充填エポキシ樹脂ナノコンポジットについて
2. 局在化CNT充填エポキシ樹脂ナノコンポジット
2.1 繊維織物などへのCNTグラフトによる局在化
2.2 層間補強によるCNT/繊維ハイブリッド化手法
2.3 その他のCNT/繊維ハイブリッド化手法
2.4 局在化CNT充填エポキシ樹脂ナノコンポジットの応用例
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カーボンファイバーの垂直配向制御と放熱シートの開発
Vertical Aligned Control of the Carbon Fiber and Development of Thermal Conductive Sheet
放熱シートは,発熱源と冷却器の間に介在する形で使用される伝熱部材であり,自身が高熱伝導率であることが求められる。高熱伝導化処方として,熱伝導率・形状に異方性を有する熱伝導フィラーの垂直配向制御に取り組んでいる。成果として,26 W/m・Kの極めて高い熱伝導率を実現し,これを適用した放熱シートを開発した。
【目次】
1. 開発の背景
2. 放熱シートにおけるカーボンファイバー垂直配向制御の効果
2.1 放熱シートの課題
2.2 放熱シートの高熱伝導率化処方
2.3 狙いのフィラー充填構造と検討に用いた熱伝導フィラー
2.4 放熱シートにおけるCF垂直配向構造の適用効果
3. 高熱伝導放熱シートHEATEXRの開発
3.1 CF垂直配向放熱シートの低熱抵抗化
3.2 CF垂直配向シート開発品(HEATEXRTS201)の代表特性
3.3 h-BN垂直配向放熱シート(HEATEXRTS106)
4. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
小型SMD音叉型水晶振動子の高付加価値化
High Added Value of Small SMD Tuning Fork Crystal Unit
音叉型水晶振動子は,SMDタイプの普及をきっかけに,小型化,低背化が急速に進められてきた。しかし近年,小型化と並行して更に高付加価値を追加する要求があり,新しい仕様の製品が開発されている。本稿では,その中から医療用途製品と直列等価抵抗を下げた仕様の製品を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. MRI対応ペースメーカー用の音叉型水晶振動子
2.1 MRI対応ペースメーカー用の音叉型水晶振動子への要求
2.2 ペースメーカー用の音叉型水晶振動子の構造
2.3 実験結果
3. 低ESRの音叉型水晶振動子
3.1 低消費電力と低ESRの関係
3.2 音叉型振動片の低ESR化
3.3 実験結果
4. まとめ
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[ 機能材料マーケットデータ ]
触媒工業の市場動向
Market Trend of Catalyst Industry
2016年度の国内における触媒工業市場は,自動車排気ガス浄化用,石油精製用,石油化学品製造用の三大用途の出荷量が堅調に推移した結果,前年比105.8%と微増であった。出荷金額の構成比では自動車排気ガス用触媒が6割近くを占めており,今後も電気自動車をはじめとした多様な自動車技術の開発に伴って増加するものと見込まれる。大気環境の保全という観点を踏まえると,大気中のNO2や浮遊粒子状物質の濃度は年々改善されてはいるが,国内の自動車保有台数の増加ならびに種々の新たな排気ガス規制が浸透してくることが予想され,各自動車メーカーは今後も自動車排気ガス浄化用触媒の開発に注力すると考えられる。
【目次】
1. 業界概要
2. 市場動向
2.1 石油精製用
2.2 石油化学製品製造用
2.3 高分子重合用
2.4 油脂加工・医薬・食品製造用
2.5 自動車排ガス浄化用
2.6 その他の環境保全用
3. 輸出入動向
4. 需要
5. 企業・技術動向
5.1 日本触媒
5.2 日揮触媒化成
5.3 エボニックジャパン
5.4 エヌ・イーケムキャット
5.5 クラリアント触媒
5.6 ジョンソン・マッセイ
5.7 日揮ユニバーサル
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[ 機能材料マーケットデータ ]
プラスチック添加剤工業の市場動向
Market Trend of Plastic Additives Industry
プラスチック材料やプラスチック製品には,その物性や性能を向上させるために多くの添加剤が用いられている。2016年のプラスチック材料の生産量は,前年比0.8%増の1092万6387トンとなった。
【目次】
1. 概要
2. 添加剤の需給動向
2.1 可塑剤
2.2 安定剤
2.3 酸化防止剤
2.4 紫外線吸収剤・光安定剤
2.5 難燃剤
2.6 その他の添加剤
武内正隆 昭和電工㈱
森下隆広 東洋炭素㈱
安在瑞穂 東洋炭素㈱
初代善夫 東洋炭素㈱
三宅浩二 日本アイ・ティ・エフ㈱
小池常夫 (元)島貿易㈱
向史博 バンドー化学㈱
川西信吾 日本電波工業㈱
目次
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【特集】炭素材料応用の最新動向
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黒鉛負極材の開発と今後の展開
Development and Future Trend of Graphite Anode Material
当社(昭和電工)は,長年の人造黒鉛電極事業で培ってきた高温熱処理技術や炭素粉体処理技術を活用し,LIB負極用に人造黒鉛負極材SCMGR(SCMG:Structure-Controlled-Micro-Graphite)を商業生産している。SCMGRは,車載用LIBや蓄電用LIBのような,長サイクル寿命,保存特性が要求される大型LIB向けグレードに適している。さらに当社は高容量次期負極材料として有望視されているSi黒鉛複合系材料の開発も進めている。本稿では,当社SCMGR負極材や開発中のSi黒鉛負極材の特徴などを例示しながら,LIB負極材の現状と開発動向を解説する。
【目次】
1. はじめに
2. 炭素系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 LIB及び負極材料要求項目
3. 人造黒鉛負極材のサイクル特性,保存特性,低膨張特性,入出力特性の改善
3.1 人造黒鉛SCMGRの特徴
3.2 人造黒鉛SCMGR(AGr),カーボンコート球状化天然黒鉛(NGr)のサイクル特性,保存特性比較とその解析
3.3 人造黒鉛SCMGRの低膨張特性
3.4 人造黒鉛SCMGRの高入出力特性
3.5 人造黒鉛SCMGRのさらなる高容量化:Si黒鉛負極材の開発
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メソポーラス炭素の工業製品化とその用途展開
Industrialization of Mesoporous Carbons and its Applica
ナノオーダーの多孔性を持つ炭素材料は古くから工業材料として存在し,化学工業や医薬,食品工場などで,分離・生成,濃縮などに用いられ,近年では蓄電デバイスの電極などへの適用がなされるなど用途の拡充が進んでいる。これら新たな用途に適合しうる細孔のサイズ,構造を制御されたメソ孔を多く有する多孔質炭素材料を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 細孔を有する多孔質材料
3. MgOテンプレートを使用したメソポーラスカーボン
3.1 調製方法
3.2 メソポーラスカーボンの物性
4. メソポーラスカーボンの用途展開
5. メソポーラスカーボンの高結晶化
6. おわりに
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DLC膜とその応用展開
Characteristics and Applications of Diamond Like Carbon(DLC)Films
DLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)膜はアモルファスの炭素膜の総称であるが,極めて優れた低摩擦性,耐摩耗性,耐焼き付き性また耐食性を有するという特徴を持つこと,また構成元素としてもC,Hなど環境負荷の小さい物質で構成されることから,1980年代より注目を集め,工業製品への適用が図られてきた。近年では省エネルギー・省資源が叫ばれる中,輸送機器や機械装置などの摺動部品に適用することによって低燃費・潤滑剤の低減・長寿命化を求める流れが加速し,様々な製品に適用されるようになっている。本稿ではまずDLC膜とその製法について解説し,応用展開については特に自動車部品を中心に概説する。
【目次】
1. DLC膜の特徴と製法
2. DLCの応用例
2.1 自動車エンジン部品
2.2 エンジン以外の自動車部品
2.3 自動車部品以外の応用例
3. まとめ
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CNT充填エポキシ樹脂ナノコンポジットの開発と展開
Development and Deployment of CNT Reinforced Epoxy Resin Nano-Composites
現在実用化されているカーボンナノチューブ(CNT)充填エポキシ樹脂ナノコンポジットのほとんどは,CNTをエポキシ樹脂中に均一に分散(均一化手法と呼ぶ)させた繊維強化複合材料であるが,さらなる特性向上を目指し,CNTを必要とされる箇所に局在化させる手法(局在化手法)が試みられていて,その開発動向について文献例を中心に解説する。
【目次】
1. CNT充填エポキシ樹脂ナノコンポジットについて
2. 局在化CNT充填エポキシ樹脂ナノコンポジット
2.1 繊維織物などへのCNTグラフトによる局在化
2.2 層間補強によるCNT/繊維ハイブリッド化手法
2.3 その他のCNT/繊維ハイブリッド化手法
2.4 局在化CNT充填エポキシ樹脂ナノコンポジットの応用例
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カーボンファイバーの垂直配向制御と放熱シートの開発
Vertical Aligned Control of the Carbon Fiber and Development of Thermal Conductive Sheet
放熱シートは,発熱源と冷却器の間に介在する形で使用される伝熱部材であり,自身が高熱伝導率であることが求められる。高熱伝導化処方として,熱伝導率・形状に異方性を有する熱伝導フィラーの垂直配向制御に取り組んでいる。成果として,26 W/m・Kの極めて高い熱伝導率を実現し,これを適用した放熱シートを開発した。
【目次】
1. 開発の背景
2. 放熱シートにおけるカーボンファイバー垂直配向制御の効果
2.1 放熱シートの課題
2.2 放熱シートの高熱伝導率化処方
2.3 狙いのフィラー充填構造と検討に用いた熱伝導フィラー
2.4 放熱シートにおけるCF垂直配向構造の適用効果
3. 高熱伝導放熱シートHEATEXRの開発
3.1 CF垂直配向放熱シートの低熱抵抗化
3.2 CF垂直配向シート開発品(HEATEXRTS201)の代表特性
3.3 h-BN垂直配向放熱シート(HEATEXRTS106)
4. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
小型SMD音叉型水晶振動子の高付加価値化
High Added Value of Small SMD Tuning Fork Crystal Unit
音叉型水晶振動子は,SMDタイプの普及をきっかけに,小型化,低背化が急速に進められてきた。しかし近年,小型化と並行して更に高付加価値を追加する要求があり,新しい仕様の製品が開発されている。本稿では,その中から医療用途製品と直列等価抵抗を下げた仕様の製品を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. MRI対応ペースメーカー用の音叉型水晶振動子
2.1 MRI対応ペースメーカー用の音叉型水晶振動子への要求
2.2 ペースメーカー用の音叉型水晶振動子の構造
2.3 実験結果
3. 低ESRの音叉型水晶振動子
3.1 低消費電力と低ESRの関係
3.2 音叉型振動片の低ESR化
3.3 実験結果
4. まとめ
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[ 機能材料マーケットデータ ]
触媒工業の市場動向
Market Trend of Catalyst Industry
2016年度の国内における触媒工業市場は,自動車排気ガス浄化用,石油精製用,石油化学品製造用の三大用途の出荷量が堅調に推移した結果,前年比105.8%と微増であった。出荷金額の構成比では自動車排気ガス用触媒が6割近くを占めており,今後も電気自動車をはじめとした多様な自動車技術の開発に伴って増加するものと見込まれる。大気環境の保全という観点を踏まえると,大気中のNO2や浮遊粒子状物質の濃度は年々改善されてはいるが,国内の自動車保有台数の増加ならびに種々の新たな排気ガス規制が浸透してくることが予想され,各自動車メーカーは今後も自動車排気ガス浄化用触媒の開発に注力すると考えられる。
【目次】
1. 業界概要
2. 市場動向
2.1 石油精製用
2.2 石油化学製品製造用
2.3 高分子重合用
2.4 油脂加工・医薬・食品製造用
2.5 自動車排ガス浄化用
2.6 その他の環境保全用
3. 輸出入動向
4. 需要
5. 企業・技術動向
5.1 日本触媒
5.2 日揮触媒化成
5.3 エボニックジャパン
5.4 エヌ・イーケムキャット
5.5 クラリアント触媒
5.6 ジョンソン・マッセイ
5.7 日揮ユニバーサル
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[ 機能材料マーケットデータ ]
プラスチック添加剤工業の市場動向
Market Trend of Plastic Additives Industry
プラスチック材料やプラスチック製品には,その物性や性能を向上させるために多くの添加剤が用いられている。2016年のプラスチック材料の生産量は,前年比0.8%増の1092万6387トンとなった。
【目次】
1. 概要
2. 添加剤の需給動向
2.1 可塑剤
2.2 安定剤
2.3 酸化防止剤
2.4 紫外線吸収剤・光安定剤
2.5 難燃剤
2.6 その他の添加剤
著者一覧
望月秀人 東京大学
植村卓史 東京大学
道信剛志 東京工業大学
伊田翔平 滋賀県立大学
金岡鐘局 滋賀県立大学
野村琴広 首都大学東京
佐藤絵理子 大阪市立大学
髙坂泰弘 信州大学
相部紀夫 (元)武田薬品工業(株)
目次
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【特集】精密重合法によるポリマー材料の開発
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特集にあたって
A Preface
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錯体ナノ空間を用いたラジカル共重合の精密制御
Controlled Radical Copolymerization in Coordination Nanochannels
本論文では,MRAMの大容量化・高性能化を実現するために必要となる,極微細MTJ素子向け成膜プロセス,材料開発への取り組みについて紹介する。特に高MR比を維持した低抵抗MTJ素子の実現と,Irを用いた高性能SAF構造の開発について詳細を報告する。また,これらの開発によって30nmスケールのMTJ素子が問題なく動作することを示す。
【目次】
1. はじめに
2. MOFのナノ空間内でのフリーラジカル共重合
3. MOF細孔内にモノマーを固定した共重合
3.1 ルイス酸サイトを利用した制御ラジカル共重合
3.2 ルイス酸サイトを利用した制御ラジカル共重合
4. まとめ
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クリックケミストリーによる新高分子材料合成
Synthesis of New Polymeric Materials by Click Chemistry
本稿では,縮合型高分子の新しい合成法としてクリックケミストリーの概念を紹介する。クリックケミストリーは環境負荷が低い重合法として有用であり,直線型高分子から多分岐型高分子まで作り分けることができる。新しいクリックケミストリーの反応も報告され始めており,材料科学分野での重要性が増している。
【目次】
1. はじめに
2. クリックケミストリーの反応
3. アルキンとアジドの付加反応を用いた重付加
4. 金属触媒を使用しないクリックケミストリーの反応を用いた重付加
5. クリックケミストリーの反応を用いた多分岐型高分子の合成
6. 新しいクリックケミストリーの反応を用いた重付加
7. おわりに
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精密ラジカル重合法の活用による高分子ゲルの構造設計
Structure Design of Polymer Gel Networks by Precision Radical Polymerization
高分子ゲルの高機能化に向けて,網目構造の精密な設計が求められている。本稿では,精密ラジカル重合法を活用したゲルの構造設計について筆者らの研究を中心に概説する。特に,構造の制御された前駆体高分子の架橋による均一網目ゲルの設計と,モノマーおよび架橋剤の連鎖配列を意識したゲルの膨潤挙動制御に関する研究を中心に述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 精密ラジカル重合を用いた均一網目ゲルの設計
3. モノマー配列の効果
4. まとめ
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定量的な末端官能基化を基盤とする集積型π共役ポリマーの精密合成と特異な光機能
Precise Synthesis of Integrated Conjugated Polymers with Unique Optical Properties by Exclusive End-Modification
π共役ポリマーの特性は,主鎖構造の緻密さに加え,末端構造の影響を強く受ける。遷移金属触媒によるジビニル芳香族化合物の非環式ジエンメタセシス重合では,構造欠陥や不純物の混在のない,高立体規則性で末端の揃った高分子量ポリマーを与える。この特徴を活かし,特に末端ビニル基との定量的な末端官能基変換により,別のポリマー鎖との結合や共役分子の導入による新規光機能材料の創製,共役が連結した末端官能基化ブロック共重合体や星型ポリマーの精密合成が可能となった。さらに触媒的な末端官能基化共役ポリマーの合成も可能となり,ポリマー末端に別々の官能基の導入も可能となった。
【目次】
1. はじめに
2. 遷移金属触媒による非環式ジエンメタセシス(ADMET)重合:末端の揃った高立体規則性π共役ポリマーの合成と精密集積化
2.1 Ru 触媒によるADMET 重合:Mo 触媒によるオレフィンメタセシスWittig 型の炭素-炭素結合形成による共役ポリマー末端の定量的な官能基化と集積型光機能材料への展開
2.2 Mo 触媒によるADMET 重合による触媒的な末端官能基化共役ポリマーの精密合成
3. まとめ
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構造制御された反応性高分子の合成と易解体性接着材料への応用
Synthesis of Well-Defined Reactive Polymers and their Application to Dismantlable Adhesives
外部刺激により任意のタイミングで剥がせる易解体性接着材料が注目を集めている。使用時の十分な接着強度と解体性は相反する性質であり,これらの両立は容易ではない。反応性高分子を利用する易解体性接着材料の設計について,制御重合法による構造制御された反応性高分子の合成と,それらの特殊構造に由来する特異的な機能発現について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 易解体性接着材料の設計
3. ポリペルオキシドを利用する易解体性接着材料
4. 架橋とガス生成を利用する易解体性接着材料
5. おわりに
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α- 機能化アクリル酸エステルの精密設計による機能高分子合成
Synthesis of High-Performance Polymer by Designed α-Functionalized Acrylates
アクリル酸エステルのα位を置換すると,重合性やポリマーの性質が大きく変化する。特に,カルボニル基,ビニリデン基とα- 置換基を協同的に用いる官能来シナジーの概念により,個々の官能基の性質だけでは実現し得ない新奇な機能を引き出すことができる。本稿では,α- 機能化アクリル酸エステルの設計指針と具体的な重合例について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. α- アリールアクリル酸エステル:共鳴効果と隣接基効果の利用
3. α-(アルコキシメチル)アクリル酸エステル:キレート効果の利用
4. α-(アミノメチル)アクリル酸エステル:分子内水素結合の利用
5. α-(ハロメチル)アクリル酸エステル:共役置換反応の利用
5.1 共役置換反応の機構と特徴
5.2 末端機能化立体規則性ポリメタクリル酸メチルの合成
5.3 単官能モノマーを用いたアンバランス重縮合
5.4 2 官能モノマーを用いた重縮合と主鎖分解
6. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
化学吸着に及ぼす活性炭表面硫黄化合物の効果
Effect of Carbon-Sulfur Surface Complexes on Chemical Adsorption by Activated Carbon
活性炭は,医薬品,食品,化学品工場などでの脱色・分離・精製・回収,プロセスガス処理(硫黄成分,水銀,アルシン,ホスフィンなどの除去),公害対策,悪臭対策,公共施設での水処理,また,フィルター,マスク,浄水器など,非常に広範囲の分野に使用されている。これら用途における活性炭の性能は,その形状,細孔などの物理的特性による物理吸着機能とその表面の化学的特性に基づく化学吸着機能に左右される。本報では,後者について活性炭の表面錯化合物の挙動を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 活性炭表面硫黄化合物の調製とその性状
3. 活性炭表面硫黄化合物による有害金属の化学吸着・除去
3.1 水銀の化学吸着・除去
3.1.1 気相での水銀の除去
3.1.2 液相での水銀の除去
3.2 水銀以外の有害金属の除去
4. 活性炭表面硫黄化合物による都市鉱山からのレアメタルの吸着・回収
5. 活性炭表面硫黄化合物の電極触媒特性
5.1 活性炭表面硫黄化合物の電極触媒特性
5.2 活性炭表面硫黄化合物による光触媒活性
6. おわりに
望月秀人 東京大学
植村卓史 東京大学
道信剛志 東京工業大学
伊田翔平 滋賀県立大学
金岡鐘局 滋賀県立大学
野村琴広 首都大学東京
佐藤絵理子 大阪市立大学
髙坂泰弘 信州大学
相部紀夫 (元)武田薬品工業(株)
目次
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【特集】精密重合法によるポリマー材料の開発
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特集にあたって
A Preface
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錯体ナノ空間を用いたラジカル共重合の精密制御
Controlled Radical Copolymerization in Coordination Nanochannels
本論文では,MRAMの大容量化・高性能化を実現するために必要となる,極微細MTJ素子向け成膜プロセス,材料開発への取り組みについて紹介する。特に高MR比を維持した低抵抗MTJ素子の実現と,Irを用いた高性能SAF構造の開発について詳細を報告する。また,これらの開発によって30nmスケールのMTJ素子が問題なく動作することを示す。
【目次】
1. はじめに
2. MOFのナノ空間内でのフリーラジカル共重合
3. MOF細孔内にモノマーを固定した共重合
3.1 ルイス酸サイトを利用した制御ラジカル共重合
3.2 ルイス酸サイトを利用した制御ラジカル共重合
4. まとめ
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クリックケミストリーによる新高分子材料合成
Synthesis of New Polymeric Materials by Click Chemistry
本稿では,縮合型高分子の新しい合成法としてクリックケミストリーの概念を紹介する。クリックケミストリーは環境負荷が低い重合法として有用であり,直線型高分子から多分岐型高分子まで作り分けることができる。新しいクリックケミストリーの反応も報告され始めており,材料科学分野での重要性が増している。
【目次】
1. はじめに
2. クリックケミストリーの反応
3. アルキンとアジドの付加反応を用いた重付加
4. 金属触媒を使用しないクリックケミストリーの反応を用いた重付加
5. クリックケミストリーの反応を用いた多分岐型高分子の合成
6. 新しいクリックケミストリーの反応を用いた重付加
7. おわりに
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精密ラジカル重合法の活用による高分子ゲルの構造設計
Structure Design of Polymer Gel Networks by Precision Radical Polymerization
高分子ゲルの高機能化に向けて,網目構造の精密な設計が求められている。本稿では,精密ラジカル重合法を活用したゲルの構造設計について筆者らの研究を中心に概説する。特に,構造の制御された前駆体高分子の架橋による均一網目ゲルの設計と,モノマーおよび架橋剤の連鎖配列を意識したゲルの膨潤挙動制御に関する研究を中心に述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 精密ラジカル重合を用いた均一網目ゲルの設計
3. モノマー配列の効果
4. まとめ
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定量的な末端官能基化を基盤とする集積型π共役ポリマーの精密合成と特異な光機能
Precise Synthesis of Integrated Conjugated Polymers with Unique Optical Properties by Exclusive End-Modification
π共役ポリマーの特性は,主鎖構造の緻密さに加え,末端構造の影響を強く受ける。遷移金属触媒によるジビニル芳香族化合物の非環式ジエンメタセシス重合では,構造欠陥や不純物の混在のない,高立体規則性で末端の揃った高分子量ポリマーを与える。この特徴を活かし,特に末端ビニル基との定量的な末端官能基変換により,別のポリマー鎖との結合や共役分子の導入による新規光機能材料の創製,共役が連結した末端官能基化ブロック共重合体や星型ポリマーの精密合成が可能となった。さらに触媒的な末端官能基化共役ポリマーの合成も可能となり,ポリマー末端に別々の官能基の導入も可能となった。
【目次】
1. はじめに
2. 遷移金属触媒による非環式ジエンメタセシス(ADMET)重合:末端の揃った高立体規則性π共役ポリマーの合成と精密集積化
2.1 Ru 触媒によるADMET 重合:Mo 触媒によるオレフィンメタセシスWittig 型の炭素-炭素結合形成による共役ポリマー末端の定量的な官能基化と集積型光機能材料への展開
2.2 Mo 触媒によるADMET 重合による触媒的な末端官能基化共役ポリマーの精密合成
3. まとめ
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構造制御された反応性高分子の合成と易解体性接着材料への応用
Synthesis of Well-Defined Reactive Polymers and their Application to Dismantlable Adhesives
外部刺激により任意のタイミングで剥がせる易解体性接着材料が注目を集めている。使用時の十分な接着強度と解体性は相反する性質であり,これらの両立は容易ではない。反応性高分子を利用する易解体性接着材料の設計について,制御重合法による構造制御された反応性高分子の合成と,それらの特殊構造に由来する特異的な機能発現について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 易解体性接着材料の設計
3. ポリペルオキシドを利用する易解体性接着材料
4. 架橋とガス生成を利用する易解体性接着材料
5. おわりに
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α- 機能化アクリル酸エステルの精密設計による機能高分子合成
Synthesis of High-Performance Polymer by Designed α-Functionalized Acrylates
アクリル酸エステルのα位を置換すると,重合性やポリマーの性質が大きく変化する。特に,カルボニル基,ビニリデン基とα- 置換基を協同的に用いる官能来シナジーの概念により,個々の官能基の性質だけでは実現し得ない新奇な機能を引き出すことができる。本稿では,α- 機能化アクリル酸エステルの設計指針と具体的な重合例について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. α- アリールアクリル酸エステル:共鳴効果と隣接基効果の利用
3. α-(アルコキシメチル)アクリル酸エステル:キレート効果の利用
4. α-(アミノメチル)アクリル酸エステル:分子内水素結合の利用
5. α-(ハロメチル)アクリル酸エステル:共役置換反応の利用
5.1 共役置換反応の機構と特徴
5.2 末端機能化立体規則性ポリメタクリル酸メチルの合成
5.3 単官能モノマーを用いたアンバランス重縮合
5.4 2 官能モノマーを用いた重縮合と主鎖分解
6. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
化学吸着に及ぼす活性炭表面硫黄化合物の効果
Effect of Carbon-Sulfur Surface Complexes on Chemical Adsorption by Activated Carbon
活性炭は,医薬品,食品,化学品工場などでの脱色・分離・精製・回収,プロセスガス処理(硫黄成分,水銀,アルシン,ホスフィンなどの除去),公害対策,悪臭対策,公共施設での水処理,また,フィルター,マスク,浄水器など,非常に広範囲の分野に使用されている。これら用途における活性炭の性能は,その形状,細孔などの物理的特性による物理吸着機能とその表面の化学的特性に基づく化学吸着機能に左右される。本報では,後者について活性炭の表面錯化合物の挙動を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 活性炭表面硫黄化合物の調製とその性状
3. 活性炭表面硫黄化合物による有害金属の化学吸着・除去
3.1 水銀の化学吸着・除去
3.1.1 気相での水銀の除去
3.1.2 液相での水銀の除去
3.2 水銀以外の有害金属の除去
4. 活性炭表面硫黄化合物による都市鉱山からのレアメタルの吸着・回収
5. 活性炭表面硫黄化合物の電極触媒特性
5.1 活性炭表面硫黄化合物の電極触媒特性
5.2 活性炭表面硫黄化合物による光触媒活性
6. おわりに
著者一覧
鈴木義茂 大阪大学
前原大樹 東京エレクトロン(株)
野﨑隆行 (国研)産業技術総合研究所
塩田陽一 京都大学
三輪真嗣 東京大学
山本竜也 (国研)産業技術総合研究所
湯浅新冶 (国研)産業技術総合研究所
久保田均 (国研)産業技術総合研究所
田丸慎吾 (国研)産業技術総合研究所
常木澄人 (国研)産業技術総合研究所
薬師寺啓 (国研)産業技術総合研究所
福島章雄 (国研)産業技術総合研究所
與田博明 (株)東芝
安藤康夫 東北大学
関剛斎 東北大学
窪田崇秀 東北大学
伊藤啓太 東北大学
黒須隆行 (国研)産業技術総合研究所
須見一郎 三光化学工業(株)
三橋正雄 三光化学工業(株)
立上義治 三光化学工業(株)
濱田芳博 当栄ケミカル(株)
目次
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【創刊37周年特集】スピントロニクス研究の最新動向
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特集にあたって
A Preface
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極微細高性能磁気トンネル接合素子の開発
Development of Highly Scalable Magnetic Tunnel Junctions
本論文では,MRAMの大容量化・高性能化を実現するために必要となる,極微細MTJ素子向け成膜プロセス,材料開発への取り組みについて紹介する。特に高MR比を維持した低抵抗MTJ素子の実現と,Irを用いた高性能SAF構造の開発について詳細を報告する。また,これらの開発によって30nmスケールのMTJ素子が問題なく動作することを示す。
【目次】
1. はじめに
2. 量産向けMgO成膜プロセスと低抵抗MTJ素子の開発
3. Irを用いた参照層の磁気特性改善
4. 極微細素子におけるMTJ素子性能評価
-------------------------------------------------------------------------
電圧スピン制御技術の進展
Recent Progress in the Voltage-Controlled Magnetism
電圧によるスピン制御はスピントロニクスデバイスの駆動電力を低減する次世代技術として期待されている。本稿ではその代表的なアプローチの1つである,電圧による磁気異方性制御技術に関して,物理機構の解明,電圧誘起ダイナミック磁化反転の安定性向上,および電圧磁気異方性変化効率増大に向けた新材料探索に関する最近の進展について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 電圧磁気異方性変化の物理起源
3. 電圧ダイナミック磁化反転の安定性向上
4. VCMA効率増大に向けた新材料探索
5. さいごに
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スピントロニクスの高周波応用
Spintronics for High-Frequency Applications
スピントルク発振素子は,ナノサイズの自励発振器で直流電流を入力するとマイクロ波帯の交流信号を発生する。スピン流が誘起するスピンダイナミクスの基礎物理,ならびに,小型マイクロ波素子,センサーなどのデバイス応用の両面から研究開発が活発に行われている。本稿では,我々の研究成果を中心にスピントルク発振素子の開発状況を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. スピントルク発振の原理
3. 種々の素子と発振特性
4. デバイス応用にむけて
4.1 電圧制御発振器への応用
4.2 その他の応用
5. まとめ
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スピントロニクスメモリによる省電力化最新動向―STT-MRAMから電圧制御スピントロニクスメモリ―
Progresses of Spintronics Memory Technologies for Saving Energy Consumption-STT-MRAM to VoCSM (Voltage Control Spintronics Memory)-
単体ビットレベルでは揮発性メモリの書き込みエネルギーに近づく高効率書き込みを可能とするVoCSM(Voltage Control Spintronics Memory)を開発した。Cacheメモリ用途と高集積用途のメモリアーキテクチャも提案し,実用化開発も可能な状況となっている。5～10年後にVoCSMがメモリーチップとして実用化されれば,「不揮発性は大きな書き込みエネルギーを必要とする」という歴史的なメモリのジレンマを解消できる可能性がある。
【目次】
1. はじめに
2. 垂直方式STT-MRAMによる書き込み時の省電力化の推移
3. 電圧制御スピントロニクスメモリ(VoCSM)による省電力化の推移
4. 電圧制御スピントロニクスメモリ(VoCSM)の応用例
4.1 不揮発性ロジックとしての応用
4.2 L2-Cacheメモリとしての応用
4.3 Last-Level Cacheメモリとしての応用
4.4 高集積メモリとしての応用
5. まとめ
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スピントロニクス技術を応用した高感度生体磁気センサ技術
Super High Sensitivity Magnetic Field Detection Technology Using Spintronics Technology
室温で生体からの磁場を測定する高感度TMRセンサを開発した。信号の積算をすることなく心臓からの磁場信号(MCG)のR波を,また,信号を数10秒間積算すればS/N比の良いQRS信号を観測できた。さらに脳からの磁場信号(MEG)に関しても10Hz前後のα波の観測に成功した。これらの知見は,TMRセンサを用いたさまざまな室温アプリケーションにつながると期待される。
【目次】
1. はじめに
2. 磁気抵抗素子を用いた高感度磁気センサ表面窒素化合物の調製とその性状
2.1 磁気抵抗素子センサの動作原理
2.1 磁気抵抗素子センサの動作原理
3. TMR素子を用いた高感度生体磁気センサの開発
3.1 高磁場感度を示す集積化TMRセンサモジュールの開発
3.2 TMRセンサモジュールを用いた心磁(MCG)測定
3.3 TMRセンサモジュールを用いた脳磁(MEG)測定
3.4 TMRセンサの多様な応用
4. TMR高感度生体磁気センサの将来展望
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スピントロニクス材料の進展― 規則合金を中心にして ―
Progress of Spintronic Materials Based on Ordered Alloys
スピントロニクス材料の要件として,高いスピン偏極率(PS),高い磁気異方性(Ku),低い磁気ダンピング定数(α)という観点から,規則合金の有用性について述べる。具体的には,高PS材料としてハーフメタルホイスラー合金を利用した膜面垂直通電型巨大磁気抵抗効果(CPP-GMR)の研究と,CPP-GMRの応用としての高周波発振素子の開発,および高Ku材料としてL10型FePtの磁化反転に関する研究と,新奇な高Ku規則合金作製の試みについて,我々の研究成果を中心にして現状を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 高スピン偏極材料
2.1 ハーフメタルホイスラー合金とCPP-GMR素子への応用
2.2 ホイスラー合金を用いた高周波発振素子の開発
3. 高磁気異方性材料
3.1 L10型規則合金材料
3.2 L11型規則合金材料
4. まとめ
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[ Material Report -R&D- ]
シリコンフォトニクスによる新しい光ネットワーク
New Optical Network Based on Silicon Photonics
ネットワークの消費電力削減が喫緊の課題となっている。光スイッチで動的に回線交換を行うダイナミック光パスネットワークは,超大容量かつ超低消費電力,超低遅延である。産総研ではシリコンフォトニクスを利用して,その鍵となる光スイッチの開発を進めてきたが,実用的な性能が得られたのを機に東京都内にテストベッドを構築し運用を開始した。
【目次】
1. はじめに
2. ダイナミック光パスネットワーク
3. シリコンフォトニクス光スイッチ
3.1 基本特性
3.2 カスケード動作
4. DOPN都内テストベッド
4.1 都内テストベッドの概要
4.2 長期安定性の評価
4.3 4Kテレセッション
5. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
高純度,無臭性 流動パラフィン―特性と適用―
High-purity and Odorless Liquid Paraffin ― Characteristics and Applications
流動パラフィン(LP)製造の精製工程に,高度精製処理工程を導入し,臭気成分及び低沸点成分を完全に除去した高純度,無臭性LPの製造技術を確立した。この高純度LPは,より高い安全性と高純度化が求められる香粧品,食品工業,医療材・医薬品,電子部材や包装材料等の素材として適用することができる。LPの精製技術と,高純度,無臭性LPの特性,主要な適用例について報告する。
【目次】
1. はじめに
2. 高純度化,無臭性LP製造法及び特性
2.1 高純度,無臭性LPの製造法
2.2 高純度,無臭性LPの特性,適合規制及び主要な用途
2.2.1 高純度,無臭性 流動パラフィンNo.70-SP
2.2.2 高純度,無臭性 流動パラフィンNo.380-SP
2.2.3 高純度,無臭性 流動パラフィンNo.530-SP
3. おわりに
鈴木義茂 大阪大学
前原大樹 東京エレクトロン(株)
野﨑隆行 (国研)産業技術総合研究所
塩田陽一 京都大学
三輪真嗣 東京大学
山本竜也 (国研)産業技術総合研究所
湯浅新冶 (国研)産業技術総合研究所
久保田均 (国研)産業技術総合研究所
田丸慎吾 (国研)産業技術総合研究所
常木澄人 (国研)産業技術総合研究所
薬師寺啓 (国研)産業技術総合研究所
福島章雄 (国研)産業技術総合研究所
與田博明 (株)東芝
安藤康夫 東北大学
関剛斎 東北大学
窪田崇秀 東北大学
伊藤啓太 東北大学
黒須隆行 (国研)産業技術総合研究所
須見一郎 三光化学工業(株)
三橋正雄 三光化学工業(株)
立上義治 三光化学工業(株)
濱田芳博 当栄ケミカル(株)
目次
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【創刊37周年特集】スピントロニクス研究の最新動向
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特集にあたって
A Preface
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極微細高性能磁気トンネル接合素子の開発
Development of Highly Scalable Magnetic Tunnel Junctions
本論文では,MRAMの大容量化・高性能化を実現するために必要となる,極微細MTJ素子向け成膜プロセス,材料開発への取り組みについて紹介する。特に高MR比を維持した低抵抗MTJ素子の実現と,Irを用いた高性能SAF構造の開発について詳細を報告する。また,これらの開発によって30nmスケールのMTJ素子が問題なく動作することを示す。
【目次】
1. はじめに
2. 量産向けMgO成膜プロセスと低抵抗MTJ素子の開発
3. Irを用いた参照層の磁気特性改善
4. 極微細素子におけるMTJ素子性能評価
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電圧スピン制御技術の進展
Recent Progress in the Voltage-Controlled Magnetism
電圧によるスピン制御はスピントロニクスデバイスの駆動電力を低減する次世代技術として期待されている。本稿ではその代表的なアプローチの1つである,電圧による磁気異方性制御技術に関して,物理機構の解明,電圧誘起ダイナミック磁化反転の安定性向上,および電圧磁気異方性変化効率増大に向けた新材料探索に関する最近の進展について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 電圧磁気異方性変化の物理起源
3. 電圧ダイナミック磁化反転の安定性向上
4. VCMA効率増大に向けた新材料探索
5. さいごに
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スピントロニクスの高周波応用
Spintronics for High-Frequency Applications
スピントルク発振素子は,ナノサイズの自励発振器で直流電流を入力するとマイクロ波帯の交流信号を発生する。スピン流が誘起するスピンダイナミクスの基礎物理,ならびに,小型マイクロ波素子,センサーなどのデバイス応用の両面から研究開発が活発に行われている。本稿では,我々の研究成果を中心にスピントルク発振素子の開発状況を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. スピントルク発振の原理
3. 種々の素子と発振特性
4. デバイス応用にむけて
4.1 電圧制御発振器への応用
4.2 その他の応用
5. まとめ
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スピントロニクスメモリによる省電力化最新動向―STT-MRAMから電圧制御スピントロニクスメモリ―
Progresses of Spintronics Memory Technologies for Saving Energy Consumption-STT-MRAM to VoCSM (Voltage Control Spintronics Memory)-
単体ビットレベルでは揮発性メモリの書き込みエネルギーに近づく高効率書き込みを可能とするVoCSM(Voltage Control Spintronics Memory)を開発した。Cacheメモリ用途と高集積用途のメモリアーキテクチャも提案し,実用化開発も可能な状況となっている。5～10年後にVoCSMがメモリーチップとして実用化されれば,「不揮発性は大きな書き込みエネルギーを必要とする」という歴史的なメモリのジレンマを解消できる可能性がある。
【目次】
1. はじめに
2. 垂直方式STT-MRAMによる書き込み時の省電力化の推移
3. 電圧制御スピントロニクスメモリ(VoCSM)による省電力化の推移
4. 電圧制御スピントロニクスメモリ(VoCSM)の応用例
4.1 不揮発性ロジックとしての応用
4.2 L2-Cacheメモリとしての応用
4.3 Last-Level Cacheメモリとしての応用
4.4 高集積メモリとしての応用
5. まとめ
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スピントロニクス技術を応用した高感度生体磁気センサ技術
Super High Sensitivity Magnetic Field Detection Technology Using Spintronics Technology
室温で生体からの磁場を測定する高感度TMRセンサを開発した。信号の積算をすることなく心臓からの磁場信号(MCG)のR波を,また,信号を数10秒間積算すればS/N比の良いQRS信号を観測できた。さらに脳からの磁場信号(MEG)に関しても10Hz前後のα波の観測に成功した。これらの知見は,TMRセンサを用いたさまざまな室温アプリケーションにつながると期待される。
【目次】
1. はじめに
2. 磁気抵抗素子を用いた高感度磁気センサ表面窒素化合物の調製とその性状
2.1 磁気抵抗素子センサの動作原理
2.1 磁気抵抗素子センサの動作原理
3. TMR素子を用いた高感度生体磁気センサの開発
3.1 高磁場感度を示す集積化TMRセンサモジュールの開発
3.2 TMRセンサモジュールを用いた心磁(MCG)測定
3.3 TMRセンサモジュールを用いた脳磁(MEG)測定
3.4 TMRセンサの多様な応用
4. TMR高感度生体磁気センサの将来展望
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スピントロニクス材料の進展― 規則合金を中心にして ―
Progress of Spintronic Materials Based on Ordered Alloys
スピントロニクス材料の要件として,高いスピン偏極率(PS),高い磁気異方性(Ku),低い磁気ダンピング定数(α)という観点から,規則合金の有用性について述べる。具体的には,高PS材料としてハーフメタルホイスラー合金を利用した膜面垂直通電型巨大磁気抵抗効果(CPP-GMR)の研究と,CPP-GMRの応用としての高周波発振素子の開発,および高Ku材料としてL10型FePtの磁化反転に関する研究と,新奇な高Ku規則合金作製の試みについて,我々の研究成果を中心にして現状を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 高スピン偏極材料
2.1 ハーフメタルホイスラー合金とCPP-GMR素子への応用
2.2 ホイスラー合金を用いた高周波発振素子の開発
3. 高磁気異方性材料
3.1 L10型規則合金材料
3.2 L11型規則合金材料
4. まとめ
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[ Material Report -R&D- ]
シリコンフォトニクスによる新しい光ネットワーク
New Optical Network Based on Silicon Photonics
ネットワークの消費電力削減が喫緊の課題となっている。光スイッチで動的に回線交換を行うダイナミック光パスネットワークは,超大容量かつ超低消費電力,超低遅延である。産総研ではシリコンフォトニクスを利用して,その鍵となる光スイッチの開発を進めてきたが,実用的な性能が得られたのを機に東京都内にテストベッドを構築し運用を開始した。
【目次】
1. はじめに
2. ダイナミック光パスネットワーク
3. シリコンフォトニクス光スイッチ
3.1 基本特性
3.2 カスケード動作
4. DOPN都内テストベッド
4.1 都内テストベッドの概要
4.2 長期安定性の評価
4.3 4Kテレセッション
5. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
高純度,無臭性 流動パラフィン―特性と適用―
High-purity and Odorless Liquid Paraffin ― Characteristics and Applications
流動パラフィン(LP)製造の精製工程に,高度精製処理工程を導入し,臭気成分及び低沸点成分を完全に除去した高純度,無臭性LPの製造技術を確立した。この高純度LPは,より高い安全性と高純度化が求められる香粧品,食品工業,医療材・医薬品,電子部材や包装材料等の素材として適用することができる。LPの精製技術と,高純度,無臭性LPの特性,主要な適用例について報告する。
【目次】
1. はじめに
2. 高純度化,無臭性LP製造法及び特性
2.1 高純度,無臭性LPの製造法
2.2 高純度,無臭性LPの特性,適合規制及び主要な用途
2.2.1 高純度,無臭性 流動パラフィンNo.70-SP
2.2.2 高純度,無臭性 流動パラフィンNo.380-SP
2.2.3 高純度,無臭性 流動パラフィンNo.530-SP
3. おわりに
著者一覧
武藤浩行 豊橋技術科学大学
Tan Wai Kian 豊橋技術科学大学
竹内信行 京都工芸繊維大学
長田俊郎 (国研)物質・材料研究機構
森分博紀 (一財)ファインセラミックスセンター
小川和洋 東北大学
柳岡遼太郎 東北大学
中山義一 (株)中野製作所
目次
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【特集】ファイン・ナノセラミックス最前線
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AD法による機能性ナノ複合厚膜の作製
Fabrication Technique of Functional Thick Ceramic Nanocomposite Films by Use of Aerosol Deposition Method
AD(Aerosol Deposition)法は,原料粉末を基板に吹き付けるだけで室温下で緻密なセラミックス厚膜を作製することができる技術として注目を集めている。本稿では,独自に開発した複合粒子を原料に用いることでナノ物質がセラミックス厚膜に分散した各種の機能性厚膜を作製する手法を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. AD法の原理と原料粉末設計
2.1 AD法による成膜
2.2 AD法に用いる材料種
2.3 複合化のための原料粉末設計
3. 複合粒子を原料とした材料開発
4. 静電相互作用を用いた複合化技術(静電吸着複合法)
5. AD複合膜の作製
6. まとめ
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焼成雰囲気および使用雰囲気がセラミックスの性質に与える影響
Effect of Firing and Operating Atmosphere on the Properties of Ceramics
下水汚泥焼却灰とフライアッシュから作製したリサイクルセラミックスの見掛け密度,EuとDyを共添加したSrO-Al2O3系蛍光体の長残光特性,および,GdとMnを共添加したBaTiO3半導体のPTCR特性に及ぼす焼成雰囲気の影響,そして,窒化ケイ素セラミックスの酸化反応やムライトを主成分とする結晶質繊維の熱分解反応に与える使用雰囲気の影響を紹介した。
【目次】
1. はじめに
2. 下水汚泥焼却灰とフライアッシュの混合物の窒素雰囲気焼成による軽量セラミックスの作製
3. Eu-Dy共添加Sr4Al14O25蛍光体の長残光特性に及ぼす焼成雰囲気の影響
4. 還元雰囲気焼成-再酸化処理により作製したBaTiO3セラミックスのPTCR特性
5. 低酸素分圧下における窒化ケイ素焼結体の酸化挙動
6. 水素雰囲気中で加熱した多結晶質繊維の熱的安定性
7. まとめ
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自己治癒セラミックスの新展開―治癒活性相3Dネットワークによる機能設計―
Advanced Self-healing Ceramics : Design by 3D Networks of Healing Activator
人の骨は炎症・修復・改変期という複数の素過程を通し,損傷を自然に治している。この機能により,日々の活動や予期せぬ事故で損傷が発生したとしても,骨は本来の性能を保つことができる。この生態模倣技術において最も困難とされる「自己治癒」機能を人工材料に模倣する挑戦が世界中で活発化している。本稿では,特に高温構造用セラミックスにおける自己治癒機構の説明や,治癒活性相3D ネットワークという新規概念を用いた材料設計手法を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 酸化誘起型自己治癒セラミックス
3. 自己治癒メカニズムの解明
4. 治癒活性相の選定と配置―3Dネットワークの設計―
5. 高速でき裂を治癒する自己治癒セラミックス
6. おわりに
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ファインセラミック分野における第一原理計算を応用した材料研究
Secondary Battery Materials Study by Collaboration between Precise Experiments and Theoretical Calculations
近年,第一原理計算は大いに発展しており,多くの材料物性が実験値を用いることなく計算できるようになっている。著者らのグループではファインセラミック分野にこの第一原理計算を応用した材料研究を展開している。本稿ではこの第一原理計算を強誘電体材料研究,Liイオン電池材料研究に適用した著者らの研究例を解説する。
【目次】
1. はじめに
2. 強誘電体材料
2.1 CdTiO3の強誘電体相転移
(フォノン計算によりソフトモードによる強誘電体相転移により解析できた例)
2.2 AgNbO3の強誘電体相転移
(フォノン計算によりソフトモードによる強誘電体相転移により解析できなかった例)
2.3 負の圧力による構造相転移と巨大c/a比の実現
3. Liイオン電池材料
3.1 正極材料中の粒界構造とその電池特性への影響
3.2 (La,Li)TiO3完全結晶の高Liイオン伝導のメカニズム
3.3 固体電解質材料のLiイオン伝導を支配するドメイン構造
3.4 負極材料
4. おわりに
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サスペンションプラズマ溶射法による耐環境セラミックコーティング成膜技術の開発
Development of Film Formation Technique for Environmental Barrier Ceramic Coatings by Suspension Plasma Spraying
本稿では,従来の溶射法ではレオロジー的観点から使用が困難であったシングルミクロンからナノオーダーという極めて細かな粒子の供給ができ,緻密な皮膜を形成可能なサスペンションプラズマ溶射(SPS)法を用いた耐環境コーティングの開発の可能性に関し,解説する。
【目次】
1. はじめに
2. 耐環境コーティングの現状と課題
3. サスペンションプラズマ溶射によるEBC成膜
3.1 供試材
3.2 高温酸化試験
3.3 SEMおよびEDXによる皮膜断面組織観察
4. まとめ
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[ Material Report -R&D- ]
ゴムと樹脂の化学結合による直接接着技術
Method of Direct Bonding by Chemical Bonds between Elastomer and Polymer
近年,航空機や自動車,電気製品などの部品の軽量化や,機能・性能の向上,コスト削減のため異種材料の接着,接合技術の必要性が高まっている。本稿では,当社が製造技術を確立した,接着が難しいと言われているゴムとナイロン・PPEなどの樹脂を,化学結合により直接強固に接着させる技術『ラジカロックⓇ』について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ゴムは難接着
3. 接着剤が使いづらい時代
4. 接着剤を使わずにゴムと樹脂を結合
5. ゴムと樹脂の分子架橋反応のメカニズム
5.1 ラジカロックⓇとは
5.2 分子架橋反応の仕組み
6. ラジカロックの利点
6.1 品質上の利点
6.2 製造工程上の利点
7. 樹脂とゴムの種類
8. 応用例と今後の展望
9. 今後の課題
10. まとめ
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[ 機能材料マーケットデータ ]
塗料工業の市場動向
Market Trend of Paint Industry
2016年の塗料生産量は,前年比100.3%の165万406トンと前年とほぼ同様の結果となった。同じく販売数量も前年比100.3%となったが,販売金額は98.8%と,前年から微減となった。2008年の世界同時不況による国内需要の頭打ちから少しずつ回復していたものの,2011年は東日本大震災やタイの洪水,円高,原油高などのマイナス要素が総合し,全体的に伸び悩んだ。2016年は,増税前の駆け込み需要の反動から脱却できず,期待する回復基調には至っていない。加えてメーカーのグローバル化が顕著な年となった。
【目次】
1. 需要概要
2. 品目別生産概要
3. 需要分野の動向
4. 輸出入動向
5. メーカー動向
6. 環境,社会への対応
-------------------------------------------------------------------------
[ 機能材料マーケットデータ ]
中・大型パワー用途のリチウムイオン電池の市場動向
Market Trend of Lithium-Ion Rechargeable Batteries for Electrically Powered Machines
リチウムイオン電池の用途として,前号までに紹介した小型モバイル用途のほかに,パワー用途やエネルギー用途が挙げられる。本号では電動自転車,工具,自動車といった中・大型パワー用途におけるリチウムイオン電池の市場動向を紹介する。これらの用途では動力の電動化によりリチウムイオン電池の需要が増加しており,今後の市場の拡大が見込まれている。
【目次】
1. 中型パワー用途
1.1 電動アシスト自転車
1.2 電動工具類
2. 大型パワー用途
2.1 ハイブリッド自動車(HV)
2.2 プラグインハイブリッド自動車(PHV)
武藤浩行 豊橋技術科学大学
Tan Wai Kian 豊橋技術科学大学
竹内信行 京都工芸繊維大学
長田俊郎 (国研)物質・材料研究機構
森分博紀 (一財)ファインセラミックスセンター
小川和洋 東北大学
柳岡遼太郎 東北大学
中山義一 (株)中野製作所
目次
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【特集】ファイン・ナノセラミックス最前線
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AD法による機能性ナノ複合厚膜の作製
Fabrication Technique of Functional Thick Ceramic Nanocomposite Films by Use of Aerosol Deposition Method
AD(Aerosol Deposition)法は,原料粉末を基板に吹き付けるだけで室温下で緻密なセラミックス厚膜を作製することができる技術として注目を集めている。本稿では,独自に開発した複合粒子を原料に用いることでナノ物質がセラミックス厚膜に分散した各種の機能性厚膜を作製する手法を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. AD法の原理と原料粉末設計
2.1 AD法による成膜
2.2 AD法に用いる材料種
2.3 複合化のための原料粉末設計
3. 複合粒子を原料とした材料開発
4. 静電相互作用を用いた複合化技術(静電吸着複合法)
5. AD複合膜の作製
6. まとめ
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焼成雰囲気および使用雰囲気がセラミックスの性質に与える影響
Effect of Firing and Operating Atmosphere on the Properties of Ceramics
下水汚泥焼却灰とフライアッシュから作製したリサイクルセラミックスの見掛け密度,EuとDyを共添加したSrO-Al2O3系蛍光体の長残光特性,および,GdとMnを共添加したBaTiO3半導体のPTCR特性に及ぼす焼成雰囲気の影響,そして,窒化ケイ素セラミックスの酸化反応やムライトを主成分とする結晶質繊維の熱分解反応に与える使用雰囲気の影響を紹介した。
【目次】
1. はじめに
2. 下水汚泥焼却灰とフライアッシュの混合物の窒素雰囲気焼成による軽量セラミックスの作製
3. Eu-Dy共添加Sr4Al14O25蛍光体の長残光特性に及ぼす焼成雰囲気の影響
4. 還元雰囲気焼成-再酸化処理により作製したBaTiO3セラミックスのPTCR特性
5. 低酸素分圧下における窒化ケイ素焼結体の酸化挙動
6. 水素雰囲気中で加熱した多結晶質繊維の熱的安定性
7. まとめ
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自己治癒セラミックスの新展開―治癒活性相3Dネットワークによる機能設計―
Advanced Self-healing Ceramics : Design by 3D Networks of Healing Activator
人の骨は炎症・修復・改変期という複数の素過程を通し,損傷を自然に治している。この機能により,日々の活動や予期せぬ事故で損傷が発生したとしても,骨は本来の性能を保つことができる。この生態模倣技術において最も困難とされる「自己治癒」機能を人工材料に模倣する挑戦が世界中で活発化している。本稿では,特に高温構造用セラミックスにおける自己治癒機構の説明や,治癒活性相3D ネットワークという新規概念を用いた材料設計手法を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 酸化誘起型自己治癒セラミックス
3. 自己治癒メカニズムの解明
4. 治癒活性相の選定と配置―3Dネットワークの設計―
5. 高速でき裂を治癒する自己治癒セラミックス
6. おわりに
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ファインセラミック分野における第一原理計算を応用した材料研究
Secondary Battery Materials Study by Collaboration between Precise Experiments and Theoretical Calculations
近年,第一原理計算は大いに発展しており,多くの材料物性が実験値を用いることなく計算できるようになっている。著者らのグループではファインセラミック分野にこの第一原理計算を応用した材料研究を展開している。本稿ではこの第一原理計算を強誘電体材料研究,Liイオン電池材料研究に適用した著者らの研究例を解説する。
【目次】
1. はじめに
2. 強誘電体材料
2.1 CdTiO3の強誘電体相転移
(フォノン計算によりソフトモードによる強誘電体相転移により解析できた例)
2.2 AgNbO3の強誘電体相転移
(フォノン計算によりソフトモードによる強誘電体相転移により解析できなかった例)
2.3 負の圧力による構造相転移と巨大c/a比の実現
3. Liイオン電池材料
3.1 正極材料中の粒界構造とその電池特性への影響
3.2 (La,Li)TiO3完全結晶の高Liイオン伝導のメカニズム
3.3 固体電解質材料のLiイオン伝導を支配するドメイン構造
3.4 負極材料
4. おわりに
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サスペンションプラズマ溶射法による耐環境セラミックコーティング成膜技術の開発
Development of Film Formation Technique for Environmental Barrier Ceramic Coatings by Suspension Plasma Spraying
本稿では,従来の溶射法ではレオロジー的観点から使用が困難であったシングルミクロンからナノオーダーという極めて細かな粒子の供給ができ,緻密な皮膜を形成可能なサスペンションプラズマ溶射(SPS)法を用いた耐環境コーティングの開発の可能性に関し,解説する。
【目次】
1. はじめに
2. 耐環境コーティングの現状と課題
3. サスペンションプラズマ溶射によるEBC成膜
3.1 供試材
3.2 高温酸化試験
3.3 SEMおよびEDXによる皮膜断面組織観察
4. まとめ
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[ Material Report -R&D- ]
ゴムと樹脂の化学結合による直接接着技術
Method of Direct Bonding by Chemical Bonds between Elastomer and Polymer
近年,航空機や自動車,電気製品などの部品の軽量化や,機能・性能の向上,コスト削減のため異種材料の接着,接合技術の必要性が高まっている。本稿では,当社が製造技術を確立した,接着が難しいと言われているゴムとナイロン・PPEなどの樹脂を,化学結合により直接強固に接着させる技術『ラジカロックⓇ』について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ゴムは難接着
3. 接着剤が使いづらい時代
4. 接着剤を使わずにゴムと樹脂を結合
5. ゴムと樹脂の分子架橋反応のメカニズム
5.1 ラジカロックⓇとは
5.2 分子架橋反応の仕組み
6. ラジカロックの利点
6.1 品質上の利点
6.2 製造工程上の利点
7. 樹脂とゴムの種類
8. 応用例と今後の展望
9. 今後の課題
10. まとめ
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[ 機能材料マーケットデータ ]
塗料工業の市場動向
Market Trend of Paint Industry
2016年の塗料生産量は,前年比100.3%の165万406トンと前年とほぼ同様の結果となった。同じく販売数量も前年比100.3%となったが,販売金額は98.8%と,前年から微減となった。2008年の世界同時不況による国内需要の頭打ちから少しずつ回復していたものの,2011年は東日本大震災やタイの洪水,円高,原油高などのマイナス要素が総合し,全体的に伸び悩んだ。2016年は,増税前の駆け込み需要の反動から脱却できず,期待する回復基調には至っていない。加えてメーカーのグローバル化が顕著な年となった。
【目次】
1. 需要概要
2. 品目別生産概要
3. 需要分野の動向
4. 輸出入動向
5. メーカー動向
6. 環境,社会への対応
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[ 機能材料マーケットデータ ]
中・大型パワー用途のリチウムイオン電池の市場動向
Market Trend of Lithium-Ion Rechargeable Batteries for Electrically Powered Machines
リチウムイオン電池の用途として,前号までに紹介した小型モバイル用途のほかに,パワー用途やエネルギー用途が挙げられる。本号では電動自転車,工具,自動車といった中・大型パワー用途におけるリチウムイオン電池の市場動向を紹介する。これらの用途では動力の電動化によりリチウムイオン電池の需要が増加しており,今後の市場の拡大が見込まれている。
【目次】
1. 中型パワー用途
1.1 電動アシスト自転車
1.2 電動工具類
2. 大型パワー用途
2.1 ハイブリッド自動車(HV)
2.2 プラグインハイブリッド自動車(PHV)
著者一覧
佐波正浩 (株)JCU
近藤英一 山梨大学
佐藤宗之 (株)アルバック
内海淳 三菱重工工作機械(株)
新宮原正三 関西大学
佐々木信也 東京理科大学
目次
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【特集】半導体の配線微細化/高密度化に向けた表面処理技術動向
-------------------------------------------------------------------------
微細配線化と表面処理技術
Surface Finishing Technology for Fine Wiring
半導体集積回路の微細化により電子機器は飛躍的な発展を遂げてきた。スマートフォンを代表とする小型電子機器には半導体デバイスとしての小型化,高性能化が求められており,その実現にはリジッド配線板やサブストレート,インターポーザといったプリント配線板の微細配線化が必要不可欠である。本稿では電子機器の高性能化を支える微細配線化に関する様々な取り組みと,それに貢献する表面処理技術について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 半導体集積回路の微細配線化
3. プリント配線板の微細配線化
3.1 リジッド配線板
3.2 サブストレート
3.3 インターポーザ
3.4 新しい半導体パッケージ技術
4. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
超臨界流体を用いた薄膜堆積・微細埋め込みと関連技術
Thin Film Deposition and Nano-feature Fill Using Supercritical Fluids
超臨界CO2流体は,溶媒能や表面張力ゼロという特徴をもつ高圧流体である。ナノ浸透性を有し,拡散で物質輸送する能力が高い。本稿ではさまざまな超高アスペクト構造内に充填・被覆できる,「超臨界流体中薄膜堆積法」について紹介する。超臨界CO2流体のもつ特異な物理化学的性質により,気体や液体のプロセスのもつ限界を凌駕できる有望技術である。
【目次】
1. はじめに
2. 超臨界流体と「超臨界流体中堆積法」
3. コーティング堆積・微細孔内埋め込み
4. なぜ優れているのか
5. ウェハレベル堆積装置の開発
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
次世代高密度実装基板向けドライプロセスの開発
Development of Dry Process for High-density Packaged Panel
IoT/M2M社会を支える電子機器の高機能化に伴い,半導体チップの性能向上と共に後工程の再配線技術やプリント基板上の高密度実装化も重要な開発課題となっている。今後,ビルドアップ工程において数μmオーダーのCu配線ピッチ形成を可能とする技術が望まれる。本稿では,ビルドアップCu微細配線形成工程のドライ化に向けたプロセス技術について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. パネルレベルビルドアップ工程のドライ化
3. 表面平滑性を制御したドライデスミアプロセスの検討
4. CO2レーザービアへのドライデスミア評価
5. UVレーザービアへのドライデスミア評価
6. ドライデスミア後の接続信頼性試験
7. リソグラフィー技術を用いたプラズマによる微細エッチングの検討
8. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ハイブリッド接合のための常温によるウェハ接合技術
Room Temperature Wafer Bonding Technique for Hybrid Bonding
Post Moore時代を支える技術潮流の一つであるMore than Mooreでは,同種もしくは異種機能デバイス同士を集積化して高機能化・多機能化を実現する。それにはデバイス同士を3次元的に積層化する実装技術が重要となり,ハイブリッド接合技術がキー技術となる。本稿では,同技術への適用を狙って,熱プロセスを必要としない常温接合法の優位性を生かした新しい接合手法を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 表面活性化法を用いた常温接合技術
2.1 接合原理
2.2 接合装置
3. 常温接合技術によるハイブリッド接合
3.1 Si中間層を用いたSiO2/SiO2接合
3.2 Cu/Cu接合における接合特性及び電気特性
3.3 ハイブリッド接合への適用
4. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
高機能3次元LSIの実現に向けたオールウエットTSV形成技術
Fabrication of TSV by All-wet Process for Realizing Highly Functional 3D LSIs
無電解めっきによるバリア層,シード層形成によるオールウエットTSV形成法を提唱する。本技術においては,アスペクト比10を超す微細なTSVにおいても,均一な膜厚でCoWBバリア層およびその上に置換めっきCuシード層を形成可能である。またバリア層であるCoWB膜はW高濃度条件では,Siとの相互拡散が抑止され,またCuとCoの合金化反応もかなり抑制された。これより,本技術はビアラストTSV形成に適した技術であり,TSV作成コストの低減を可能とするものである。
【目次】
1. はじめに
2. TSV内部へのPdナノ粒子触媒の均一吸着処理
3. 無電解めっきバリア・シード膜のTSV内部への堆積
4. 無電解めっきバリア膜の密着性評価
5. 無電解バリアメタル膜のCu拡散耐性評価
6. まとめ
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表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(6)
トライボロジーにおける表面テクスチャリング技術の今後の展望
Future Prospects of Surface Texturing Technology in Tribology
表面テクスチャリング技術はトライボ要素の特性向上に広く利用されているが,より効果的な活用を図る上では,マルチスケール・テクスチャリング概念に基づく表面アーキテクチャの構築が必要不可欠である。3Dプリンタ活用による新しい表面テクスチャリング技術などを例に,表面テクスチャリング技術の今後を展望する。
【目次】
1. はじめに
2. マルチスケール・テクスチャリング
3. 新規表面アーキテクチャによるトライボシステム
3.1 3次元キャピラリー構造
3.2 微細3次元構造へのDLCコーティング
3.3 ソフトマターと表面テクスチャ
4. おわりに
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[ 機能材料マーケットデータ ]
太陽電池用ケミカルスの市場動向
Market Trend of Chemicals for Solar Cells
新エネルギーの中核の1つである太陽光発電システムは,2012年7月に再生エネルギーの固定価格での全量買取り制度がスタートしたことによって,加速的な市場の拡大が起こり始めた。地上設置型の大規模太陽光発電所の開設が相次ぎ,買取り条件となる設置認定の量は驚異的なペースで伸び,国内の太陽電池メーカーをはじめ,周辺機器,架台,基礎材など多くの事業者の太陽光発電事業への関与が進んだほか,不動産,金融,保険など異業種の事業者の参入も進んだ。一方,市場の拡大とともに,設備認定を取得しても開業にいたっていない事業者,案件の増加や買取価格を電力料金に転嫁される消費者の大幅な負担増などのリスクが顕在化したことから,政府は買取り価格を徐々に引き下げ,2017年4月に事業用の買取り価格を1kWあたり21円に引き下げた。
【目次】
1. 市場動向
2. 日本の出荷量
3. 世界の太陽光発電導入状況
4. タイプ別太陽電池の動向
4.1 シリコン系太陽電池
4.2 化合物系太陽電池(CIS,CIGS)
4.3 色素増感型太陽電池
4.4 有機薄膜太陽電池
4.5 量子ドット太陽電池
4.6 今後の太陽電池のトレンド
4.7 次世代太陽電池
4.7.1 ペロブスカイト太陽電池(PSC)
4.7.2 透明太陽電池
4.7.3 車載PV
4.7.4 超極薄&最軽量PV
5. セル・モジュールの国内市場
6. 太陽電池の周辺材料・技術の動向
6.1 ガラス関連
6.2 封止材(膜)関連
6.3 バックシート関連
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[ 機能材料マーケットデータ ]
小型モバイル機器用リチウムイオン電池の市場動向 (2)
Market Trend of Lithium-Ion Rechargeable Batteries for Small Electronic Equipments (2)
小型モバイル機器のほとんどにリチウムイオン電池が内蔵・装着されており,具体的には携帯電話(スマートフォン),タブレット端末,デジタルオーディオプレーヤー,デジタルカメラ,ビデオカメラ,ノートパソコン,携帯ゲーム機などが挙げられる。これらに利用されるリチウムイオン電池は電子機器類の生産や販売量に直結して数量が変動することから,リチウムイオン電池の市場動向を知る手掛かりとなる。そこで前号に掲載した(1)より引き続き,小型モバイル機器の市場動向(2)を紹介する。
【目次】
1. デジタルカメラ
2. ノートパソコン
3. 携帯型ゲーム機
佐波正浩 (株)JCU
近藤英一 山梨大学
佐藤宗之 (株)アルバック
内海淳 三菱重工工作機械(株)
新宮原正三 関西大学
佐々木信也 東京理科大学
目次
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【特集】半導体の配線微細化/高密度化に向けた表面処理技術動向
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微細配線化と表面処理技術
Surface Finishing Technology for Fine Wiring
半導体集積回路の微細化により電子機器は飛躍的な発展を遂げてきた。スマートフォンを代表とする小型電子機器には半導体デバイスとしての小型化,高性能化が求められており,その実現にはリジッド配線板やサブストレート,インターポーザといったプリント配線板の微細配線化が必要不可欠である。本稿では電子機器の高性能化を支える微細配線化に関する様々な取り組みと,それに貢献する表面処理技術について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 半導体集積回路の微細配線化
3. プリント配線板の微細配線化
3.1 リジッド配線板
3.2 サブストレート
3.3 インターポーザ
3.4 新しい半導体パッケージ技術
4. おわりに
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超臨界流体を用いた薄膜堆積・微細埋め込みと関連技術
Thin Film Deposition and Nano-feature Fill Using Supercritical Fluids
超臨界CO2流体は,溶媒能や表面張力ゼロという特徴をもつ高圧流体である。ナノ浸透性を有し,拡散で物質輸送する能力が高い。本稿ではさまざまな超高アスペクト構造内に充填・被覆できる,「超臨界流体中薄膜堆積法」について紹介する。超臨界CO2流体のもつ特異な物理化学的性質により,気体や液体のプロセスのもつ限界を凌駕できる有望技術である。
【目次】
1. はじめに
2. 超臨界流体と「超臨界流体中堆積法」
3. コーティング堆積・微細孔内埋め込み
4. なぜ優れているのか
5. ウェハレベル堆積装置の開発
6. おわりに
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次世代高密度実装基板向けドライプロセスの開発
Development of Dry Process for High-density Packaged Panel
IoT/M2M社会を支える電子機器の高機能化に伴い,半導体チップの性能向上と共に後工程の再配線技術やプリント基板上の高密度実装化も重要な開発課題となっている。今後,ビルドアップ工程において数μmオーダーのCu配線ピッチ形成を可能とする技術が望まれる。本稿では,ビルドアップCu微細配線形成工程のドライ化に向けたプロセス技術について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. パネルレベルビルドアップ工程のドライ化
3. 表面平滑性を制御したドライデスミアプロセスの検討
4. CO2レーザービアへのドライデスミア評価
5. UVレーザービアへのドライデスミア評価
6. ドライデスミア後の接続信頼性試験
7. リソグラフィー技術を用いたプラズマによる微細エッチングの検討
8. おわりに
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ハイブリッド接合のための常温によるウェハ接合技術
Room Temperature Wafer Bonding Technique for Hybrid Bonding
Post Moore時代を支える技術潮流の一つであるMore than Mooreでは,同種もしくは異種機能デバイス同士を集積化して高機能化・多機能化を実現する。それにはデバイス同士を3次元的に積層化する実装技術が重要となり,ハイブリッド接合技術がキー技術となる。本稿では,同技術への適用を狙って,熱プロセスを必要としない常温接合法の優位性を生かした新しい接合手法を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 表面活性化法を用いた常温接合技術
2.1 接合原理
2.2 接合装置
3. 常温接合技術によるハイブリッド接合
3.1 Si中間層を用いたSiO2/SiO2接合
3.2 Cu/Cu接合における接合特性及び電気特性
3.3 ハイブリッド接合への適用
4. まとめ
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高機能3次元LSIの実現に向けたオールウエットTSV形成技術
Fabrication of TSV by All-wet Process for Realizing Highly Functional 3D LSIs
無電解めっきによるバリア層,シード層形成によるオールウエットTSV形成法を提唱する。本技術においては,アスペクト比10を超す微細なTSVにおいても,均一な膜厚でCoWBバリア層およびその上に置換めっきCuシード層を形成可能である。またバリア層であるCoWB膜はW高濃度条件では,Siとの相互拡散が抑止され,またCuとCoの合金化反応もかなり抑制された。これより,本技術はビアラストTSV形成に適した技術であり,TSV作成コストの低減を可能とするものである。
【目次】
1. はじめに
2. TSV内部へのPdナノ粒子触媒の均一吸着処理
3. 無電解めっきバリア・シード膜のTSV内部への堆積
4. 無電解めっきバリア膜の密着性評価
5. 無電解バリアメタル膜のCu拡散耐性評価
6. まとめ
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表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(6)
トライボロジーにおける表面テクスチャリング技術の今後の展望
Future Prospects of Surface Texturing Technology in Tribology
表面テクスチャリング技術はトライボ要素の特性向上に広く利用されているが,より効果的な活用を図る上では,マルチスケール・テクスチャリング概念に基づく表面アーキテクチャの構築が必要不可欠である。3Dプリンタ活用による新しい表面テクスチャリング技術などを例に,表面テクスチャリング技術の今後を展望する。
【目次】
1. はじめに
2. マルチスケール・テクスチャリング
3. 新規表面アーキテクチャによるトライボシステム
3.1 3次元キャピラリー構造
3.2 微細3次元構造へのDLCコーティング
3.3 ソフトマターと表面テクスチャ
4. おわりに
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[ 機能材料マーケットデータ ]
太陽電池用ケミカルスの市場動向
Market Trend of Chemicals for Solar Cells
新エネルギーの中核の1つである太陽光発電システムは,2012年7月に再生エネルギーの固定価格での全量買取り制度がスタートしたことによって,加速的な市場の拡大が起こり始めた。地上設置型の大規模太陽光発電所の開設が相次ぎ,買取り条件となる設置認定の量は驚異的なペースで伸び,国内の太陽電池メーカーをはじめ,周辺機器,架台,基礎材など多くの事業者の太陽光発電事業への関与が進んだほか,不動産,金融,保険など異業種の事業者の参入も進んだ。一方,市場の拡大とともに,設備認定を取得しても開業にいたっていない事業者,案件の増加や買取価格を電力料金に転嫁される消費者の大幅な負担増などのリスクが顕在化したことから,政府は買取り価格を徐々に引き下げ,2017年4月に事業用の買取り価格を1kWあたり21円に引き下げた。
【目次】
1. 市場動向
2. 日本の出荷量
3. 世界の太陽光発電導入状況
4. タイプ別太陽電池の動向
4.1 シリコン系太陽電池
4.2 化合物系太陽電池(CIS,CIGS)
4.3 色素増感型太陽電池
4.4 有機薄膜太陽電池
4.5 量子ドット太陽電池
4.6 今後の太陽電池のトレンド
4.7 次世代太陽電池
4.7.1 ペロブスカイト太陽電池(PSC)
4.7.2 透明太陽電池
4.7.3 車載PV
4.7.4 超極薄&最軽量PV
5. セル・モジュールの国内市場
6. 太陽電池の周辺材料・技術の動向
6.1 ガラス関連
6.2 封止材(膜)関連
6.3 バックシート関連
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[ 機能材料マーケットデータ ]
小型モバイル機器用リチウムイオン電池の市場動向 (2)
Market Trend of Lithium-Ion Rechargeable Batteries for Small Electronic Equipments (2)
小型モバイル機器のほとんどにリチウムイオン電池が内蔵・装着されており,具体的には携帯電話(スマートフォン),タブレット端末,デジタルオーディオプレーヤー,デジタルカメラ,ビデオカメラ,ノートパソコン,携帯ゲーム機などが挙げられる。これらに利用されるリチウムイオン電池は電子機器類の生産や販売量に直結して数量が変動することから,リチウムイオン電池の市場動向を知る手掛かりとなる。そこで前号に掲載した(1)より引き続き,小型モバイル機器の市場動向(2)を紹介する。
【目次】
1. デジタルカメラ
2. ノートパソコン
3. 携帯型ゲーム機
著者一覧
田中賢 九州大学
大山智子 (国研)量子科学技術研究開発機構
酒井崇匡 東京大学
佐野将英 東京大学
興戸正純 名古屋大学
黒田健介 名古屋大学
吉川千晶 (国研)物質・材料研究機構
榊原圭太 京都大学
辻井敬亘 京都大学
沼田圭司 (国研)理化学研究所
野々山貴行 北海道大学
龔剣萍 北海道大学
安田和則 医療法人知仁会
宇佐美初彦 名城大学
目次
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【特集】生体適合性高分子材料の開発
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特集にあたって
Introduction
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量子ビームを駆使した生体適合性材料の微細加工と機能化
Micro/Nano-Processing and Functionalization of Biocompatible Polymers Using Quantum Beams
先端医療・バイオデバイスの開発には,生体適合性高分子を安全かつ精密に加工する技術が不可欠である。本稿では量子ビーム(高精度に制御された各種放射線)が誘起する元素の添加・除去,分子鎖の切断・架橋といった諸反応を駆使し,生体適合性高分子の精密な微細加工と機能化の両立に成功した研究開発例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 集束イオンビームダイレクトエッチングによる加工と改質
3. 量子ビームナノインプリントによる加工と改質
4. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ハイドロゲルを用いた医療材料の開発
Development of Hydrogels for Biomedical Applications
ハイドロゲルは医療分野への応用が期待されてきた材料であるが,同時に様々な課題を抱えており大規模な実用化に至るケースはほとんどみられなかった。しかし近年,これまでにはない特性をもつゲルが開発され,医療応用に手が届くところまできている。本稿では医療材料として有望なこれらのハイドロゲルについて紹介する。
【目次】
1. 医療材料としての需要の高まり
2. ハイドロゲルの性質
3. 足場材料としてのハイドロゲル
4. 組織代替材料としてのハイドロゲル
5. ドラッグデリバリーシステム(DDS)としてのハイドロゲル
6. 将来展望
-------------------------------------------------------------------------
高い骨伝導性を示す材料表面の超親水化
Superhydrophilization for Material Surfaces with High Osteoconductivity
インプラント表面において新生骨の早期成長を促すためには超親水化が有効である。超親水表面は,タンパク質の吸着を促し,細胞の接着と分化,硬組織生成能に多大なる効果を与える。本稿では,チタンをはじめとする金属・合金,さらに各種ポリマーを材料として取り上げ,水溶液を用いた親水化処理技術とその保持技術について詳細に示し,表面の親水性とタンパク質の吸着性さらに動物埋植試験との相関について紹介したい。
【目次】
1. 緒言
2. これまでの研究
3. 親水性制御法とタンパク質吸着性・骨伝導性の評価法
4. チタンの陽極酸化
5. 表面親水性制御
6. 表面粗度および高温酸化と陽極酸化の違い
7. 親水性の維持技術
8. タンパク質吸着
9. ポリマーなどへの応用
10. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
濃厚ブラシ系による生体適合性の付与
Biocompatible Concentrated Polymer Brushes
筆者らのグループでは「濃厚ポリマーブラシ」の構造・物性における新規性に着目し,これを用いたバイオインターフェースの開発を進めている。本稿では濃厚ポリマーブラシのバイオイナート特性について解説するとともに,濃厚ポリマーブラシの特性を生かした機能性材料について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 濃厚ポリマーブラシの構造と濃厚ブラシ効果
3. CPBの生体適合性
3.1 サイズ排除特性と吸着的相互作用
3.2 タンパク非特異的吸着
3.3 細胞接着
3.4 血液適合性
4. CPBを用いた機能性材料
4.1 構造制御ボトルブラシのハイドロゲルコーティング
4.2 表面改質セルロースナノファイバーを用いた足場材料
5. さいごに
-------------------------------------------------------------------------
シルクに基づいた高分子材料の開発
Silk-Based Biomaterials
シルクタンパク質は,伝統的に手術の縫合糸に使われている経緯もあり,優れた生体適合性と,高い機械的物性を併せ持った類い稀な高分子材料であると認識されている。本稿では,筆者らの研究結果を中心に,シルクの生体適合性と,シルク素材を生体材料として用いる際の利点および問題点について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. シルクタンパク質の細胞毒性
3. シルクハイドロゲルの細胞毒性
4. シルクハイドロゲルを利用したデュアル薬物放出
5. ネットワーク構造と水和状態
6. シルクの化学合成―エンドトキシンフリーシルク―
7. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
高強度・高靭性ダブルネットワークゲルの開発とソフト人工軟骨への応用
Development & Biomedical Application of Robust/Tough Double Network Hydrogel
これまでゲル材料の大きな課題であった乏しい力学的強度を克服し,生体組織に匹敵する高強度・高靭性を有するダブルネットワーク(DN)ゲルについて,その強靭化メカニズムを犠牲結合原理から紐解く。また,DN ゲルを用いた人工軟骨及びin vivo における軟骨組織再生の医療応用例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. DNゲルの高強度・高靭性を説明する犠牲結合原理
2.1 DNゲルの合成戦略
2.2 DNゲルの構造と高強度・高靭性メカニズム
2.3 配向したコラーゲン繊維を第一網目とするDNゲル
3. 高靭性DNゲルの医療応用展開
3.1 人工軟骨
3.2 硝子軟骨再生
3.3 骨再生誘導によるin vivo高強度接着法の開発
-------------------------------------------------------------------------
表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(5)
テクスチャリングによる自動車部品の性能向上
Performance Improvement of Automobile Components Using Surface Texturing
自動車用内燃機関摺動面のテクスチャリングとして,微細断続切削による手法(タイリング)に焦点を当て紹介すると共に,切削加工条件の見直しによる受動的なテクスチャリング形成による摩擦特性改善の可能性および,タイリングと成膜の複合化による表面改質処理面の摩擦特性および自動車部品への適用可能性を展望する。
【目次】
1. はじめに
2. 微細断続切削加工によるテクスチャリング
2.1 加工原理
2.2 仕上加工条件の見直しによる摩擦特性改善
3. テクスチャ表面への自己潤滑性材料の複合化
4. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
[ 機能材料マーケットデータ ]
小型モバイル機器用リチウムイオン電池の市場動向 (1)
Market Trend of Lithium-Ion Rechargeable Batteries for Small Electronic Equipment (1)
小型モバイル機器のほとんどにリチウムイオン電池が内蔵・装着されており,具体的には携帯電話(スマートフォン),タブレット端末,デジタルオーディオプレーヤー,デジタルカメラ,ビデオカメラ,ノートパソコン,携帯ゲーム機などが挙げられる。これらに利用されるリチウムイオン電池は電子機器類の生産や販売量に直結して数量が変動することから,リチウムイオン電池の市場動向を知る手掛かりとなる。そこで本号より2 回に分けて小型モバイル機器の市場動向を紹介する。
【目次】
1. スマートフォン・携帯電話
2. タブレット端末
3. ポータブルオーディオシステム
田中賢 九州大学
大山智子 (国研)量子科学技術研究開発機構
酒井崇匡 東京大学
佐野将英 東京大学
興戸正純 名古屋大学
黒田健介 名古屋大学
吉川千晶 (国研)物質・材料研究機構
榊原圭太 京都大学
辻井敬亘 京都大学
沼田圭司 (国研)理化学研究所
野々山貴行 北海道大学
龔剣萍 北海道大学
安田和則 医療法人知仁会
宇佐美初彦 名城大学
目次
-------------------------------------------------------------------------
【特集】生体適合性高分子材料の開発
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
Introduction
-------------------------------------------------------------------------
量子ビームを駆使した生体適合性材料の微細加工と機能化
Micro/Nano-Processing and Functionalization of Biocompatible Polymers Using Quantum Beams
先端医療・バイオデバイスの開発には,生体適合性高分子を安全かつ精密に加工する技術が不可欠である。本稿では量子ビーム(高精度に制御された各種放射線)が誘起する元素の添加・除去,分子鎖の切断・架橋といった諸反応を駆使し,生体適合性高分子の精密な微細加工と機能化の両立に成功した研究開発例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 集束イオンビームダイレクトエッチングによる加工と改質
3. 量子ビームナノインプリントによる加工と改質
4. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ハイドロゲルを用いた医療材料の開発
Development of Hydrogels for Biomedical Applications
ハイドロゲルは医療分野への応用が期待されてきた材料であるが,同時に様々な課題を抱えており大規模な実用化に至るケースはほとんどみられなかった。しかし近年,これまでにはない特性をもつゲルが開発され,医療応用に手が届くところまできている。本稿では医療材料として有望なこれらのハイドロゲルについて紹介する。
【目次】
1. 医療材料としての需要の高まり
2. ハイドロゲルの性質
3. 足場材料としてのハイドロゲル
4. 組織代替材料としてのハイドロゲル
5. ドラッグデリバリーシステム(DDS)としてのハイドロゲル
6. 将来展望
-------------------------------------------------------------------------
高い骨伝導性を示す材料表面の超親水化
Superhydrophilization for Material Surfaces with High Osteoconductivity
インプラント表面において新生骨の早期成長を促すためには超親水化が有効である。超親水表面は,タンパク質の吸着を促し,細胞の接着と分化,硬組織生成能に多大なる効果を与える。本稿では,チタンをはじめとする金属・合金,さらに各種ポリマーを材料として取り上げ,水溶液を用いた親水化処理技術とその保持技術について詳細に示し,表面の親水性とタンパク質の吸着性さらに動物埋植試験との相関について紹介したい。
【目次】
1. 緒言
2. これまでの研究
3. 親水性制御法とタンパク質吸着性・骨伝導性の評価法
4. チタンの陽極酸化
5. 表面親水性制御
6. 表面粗度および高温酸化と陽極酸化の違い
7. 親水性の維持技術
8. タンパク質吸着
9. ポリマーなどへの応用
10. おわりに
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濃厚ブラシ系による生体適合性の付与
Biocompatible Concentrated Polymer Brushes
筆者らのグループでは「濃厚ポリマーブラシ」の構造・物性における新規性に着目し,これを用いたバイオインターフェースの開発を進めている。本稿では濃厚ポリマーブラシのバイオイナート特性について解説するとともに,濃厚ポリマーブラシの特性を生かした機能性材料について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 濃厚ポリマーブラシの構造と濃厚ブラシ効果
3. CPBの生体適合性
3.1 サイズ排除特性と吸着的相互作用
3.2 タンパク非特異的吸着
3.3 細胞接着
3.4 血液適合性
4. CPBを用いた機能性材料
4.1 構造制御ボトルブラシのハイドロゲルコーティング
4.2 表面改質セルロースナノファイバーを用いた足場材料
5. さいごに
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シルクに基づいた高分子材料の開発
Silk-Based Biomaterials
シルクタンパク質は,伝統的に手術の縫合糸に使われている経緯もあり,優れた生体適合性と,高い機械的物性を併せ持った類い稀な高分子材料であると認識されている。本稿では,筆者らの研究結果を中心に,シルクの生体適合性と,シルク素材を生体材料として用いる際の利点および問題点について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. シルクタンパク質の細胞毒性
3. シルクハイドロゲルの細胞毒性
4. シルクハイドロゲルを利用したデュアル薬物放出
5. ネットワーク構造と水和状態
6. シルクの化学合成―エンドトキシンフリーシルク―
7. おわりに
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高強度・高靭性ダブルネットワークゲルの開発とソフト人工軟骨への応用
Development & Biomedical Application of Robust/Tough Double Network Hydrogel
これまでゲル材料の大きな課題であった乏しい力学的強度を克服し,生体組織に匹敵する高強度・高靭性を有するダブルネットワーク(DN)ゲルについて,その強靭化メカニズムを犠牲結合原理から紐解く。また,DN ゲルを用いた人工軟骨及びin vivo における軟骨組織再生の医療応用例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. DNゲルの高強度・高靭性を説明する犠牲結合原理
2.1 DNゲルの合成戦略
2.2 DNゲルの構造と高強度・高靭性メカニズム
2.3 配向したコラーゲン繊維を第一網目とするDNゲル
3. 高靭性DNゲルの医療応用展開
3.1 人工軟骨
3.2 硝子軟骨再生
3.3 骨再生誘導によるin vivo高強度接着法の開発
-------------------------------------------------------------------------
表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(5)
テクスチャリングによる自動車部品の性能向上
Performance Improvement of Automobile Components Using Surface Texturing
自動車用内燃機関摺動面のテクスチャリングとして,微細断続切削による手法(タイリング)に焦点を当て紹介すると共に,切削加工条件の見直しによる受動的なテクスチャリング形成による摩擦特性改善の可能性および,タイリングと成膜の複合化による表面改質処理面の摩擦特性および自動車部品への適用可能性を展望する。
【目次】
1. はじめに
2. 微細断続切削加工によるテクスチャリング
2.1 加工原理
2.2 仕上加工条件の見直しによる摩擦特性改善
3. テクスチャ表面への自己潤滑性材料の複合化
4. まとめ
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[ 機能材料マーケットデータ ]
小型モバイル機器用リチウムイオン電池の市場動向 (1)
Market Trend of Lithium-Ion Rechargeable Batteries for Small Electronic Equipment (1)
小型モバイル機器のほとんどにリチウムイオン電池が内蔵・装着されており,具体的には携帯電話(スマートフォン),タブレット端末,デジタルオーディオプレーヤー,デジタルカメラ,ビデオカメラ,ノートパソコン,携帯ゲーム機などが挙げられる。これらに利用されるリチウムイオン電池は電子機器類の生産や販売量に直結して数量が変動することから,リチウムイオン電池の市場動向を知る手掛かりとなる。そこで本号より2 回に分けて小型モバイル機器の市場動向を紹介する。
【目次】
1. スマートフォン・携帯電話
2. タブレット端末
3. ポータブルオーディオシステム
【著者一覧】
杉本昌隆 山形大学
山口政之 北陸先端科学技術大学院大学
滝本淳一 山形大学
西谷要介 工学院大学
五島一也 ポリプラスチックス(株)
相部紀夫 (元)武田薬品工業(株)
木下大樹 東京理科大学
古海誓一 東京理科大学
平井悠司 千歳科学技術大学
下村政嗣 千歳科学技術大学
-------------------------------------------------------------------------
【特集】生産性の向上を目指した高分子材料のレオロジー制御技術
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
A Preface
-------------------------------------------------------------------------
成形加工性向上のための高分子レオロジー制御技術
Rheology Control of Polymer Melts to Improve Processability
成形加工において溶融レオロジー特性の制御は必要不可欠である。本解説文では,伸長流動場におけるレオロジー特性を改質する技術,固体物性に影響を及ぼさないようにせん断粘度を低減する技術,高速押出で問題となるメルトフラクチャーについて,新しい知見を含めて紹介する。
【目次】
1. 溶融粘弾性と成形加工
2. 伸長流動場におけるレオロジー特性の制御
3. せん断場における粘度低減とその利用
4. メルトフラクチャー
-------------------------------------------------------------------------
シミュレーションによる高分子レオロジーの予測
Predicting Polymer Rheology by Simulation
シミュレーションによる高分子レオロジーの予測について,2 つの例を紹介する。①分子鎖間の絡み合いのみを抽出したスリップリンクモデルにより多分散系の一軸伸長粘度等を予測する。②粗視化分子動力学シミュレーションにより分子鎖の剛直性が絡み合いと線形粘弾性に及ぼす影響を調べる。
【目次】
1. はじめに
2. スリップリンクモデル
2.1 管模型とその改良
2.2 スリップリンクモデル
3. Pastaによる計算例
3.1 単分散系:直鎖と星形の比較
3.2 多分散系の伸長粘度
4. 粗視化MDシミュレーション
4.1 剛直鎖と柔軟鎖:絡み合い抽出
4.2 剛直鎖と柔軟鎖:線形粘弾性
-------------------------------------------------------------------------
高分子複合材料のレオロジー
Rheology of Polymer Composites
高分子複合材料の成形加工性,構造および物性を把握するためには,レオロジーを理解することが大変重要である。本稿では,高分子複合材料のレオロジーとして,高分子複合材料,特にナノコンポジットおよび多成分系複合材料などの溶融状態の動的粘弾性について著者らが実験的に検討した結果を中心に解説したものである。
【目次】
1. はじめに
2. ナノコンポジットのレオロジー
3. 多成分系複合材料のレオロジー
4. 表面処理効果
5. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
超高流動PBT樹脂 ジュラネックス(R)「SFシリーズ」の開発と今後の展開
Development and Future’s View of Duranex(R) Super Flow PBT “SF Series”
超高流動PBT樹脂ジュラネックス(R)「SFシリーズ」は,当社独自のコンパウンド技術により,従来のPBTでは困難であった極薄肉部での充填性を可能にした。また,薄肉化や軽量化,成形加工面における合理化(成形条件幅の拡大,成形サイクル時間の短縮)が可能である。薄肉の電機・電子デバイス部品や,軽量化,ハイサイクル化により合理化を図りたい部品で効果が期待できる。
【目次】
1. はじめに
2. ジュラネックス(R)「SFシリーズ」各グレードの特長
2.1 特長
2.2 合理化方策
3. 超高流動ハイサイクル材料ジュラネックス(R)SF3300
3.1 特長
3.2 薄肉流動性
3.3 成形合理化(成形サイクル)
3.4 各種特性
4. 高流動ハイサイクル・低そり材料ジュラネックス(R)SF733LD
4.1 特長
4.2 成形条件による合理化(離型要因の場合)
4.3 製品設計による合理化(固化要因の場合)
4.4 各種特性
5. 高流動・高剛性材料ジュラネックス(R)SF755
5.1 特長
5.2 流動性
5.3 ハイサイクル性
5.4 各種特性
6. ジュラネックス(R)「SFシリーズ」の適用分野
7. ジュラネックス(R)「SFシリーズ」の今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
[ Material Report -R&D- ]
化学吸着に及ぼす活性炭表面窒素化合物の効果
Effect of Carbon - Nitrogen Surface Complexes on Chemical Adsorption by Activated Carbon
活性炭は,医薬品,食品,化学品工場などでの脱色・分離・精製・回収,プロセスガス処理(硫黄成分,水銀,アルシン,ホスフィンなどの除去),公害対策,悪臭対策,公共施設での水処理,また,フィルター,マスク,浄水器など,非常に広範囲の分野に使用されている。これら用途における活性炭の性能は,その形状,細孔などの物理的特性による物理吸着機能とその表面の化学的特性に基づく化学吸着機能に左右される。本報では,後者について活性炭の表面錯化合物の挙動を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 表面窒素化合物の調製とその性状
3. 亜硫酸ガスおよび悪臭ガスの化学吸着・除去
4. 半導体ガスの化学吸着・除去
5. 消化ガスの硫化水素とシロキサンの同時除去処理
6. 液相での低級アルデヒドの化学吸着・除去
7. 電極触媒性能の向上
7.1 電気二重層キャパシタ
7.2 燃料電池
8. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
[ Material Report -R&D- ]
ジオール誘導体のコレステリック液晶による書き換え可能なフルカラー記録への応用
Rewritable Full-Color Recording on Cholesteric Liquid Crystals of Diol Derivatives
液晶性を示す化合物にキラリティーが存在すると,液晶分子が自発的に超分子らせん構造を形成したコレステリック液晶になり,鮮やかな反射特性を示すことがある。このコレステリック液晶の状態では,温度,電場,磁場などの外部刺激によって反射特性を変調できる特徴がある。本稿では,不凍液や化粧品など我々の身近にも用いられているアルコール類を原料にして,コレステリック液晶を示す化合物をワンステップで合成し,反射特性とその制御方法について解説する。この液晶化合物を高温に加熱したコレステリック液晶状態から急冷操作を行うことで,超分子らせん構造がガラス化され,室温においても反射特性を維持した固定化膜を作製することができた。しかも,液晶状態から急冷操作を応用すれば,書き換え可能なフルカラー記録の実証も可能であった。
【目次】
1. はじめに
2. アルカンジオール誘導体(Cn-DiCh)のコレステリック液晶特性
3. Cn-DiChのガラス化によるコレステリック液晶の固定化膜
4. コレステリック液晶の固定化膜とカラー記録材料への応用
5. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(4)
バイオミメティクスを活用した表面テクスチャリング技術
Surface Texturing Inspired by Biomimetics
生物は様々な環境下での進化・適応の産物であり,現代の社会問題を解決するために必要な技術,知見,答えを持っている。その生物から学ぶバイオミメティクスは今後の持続可能性社会を実現するために必要不可欠な研究である。本稿ではバイオミメティクスの歴史,考え方から,摩擦を中心に生物の体表や材料開発例を紹介する。
【目次】
1. バイオミメティクスとは
2. 生物の微細構造による摩擦制御
3. 微細構造による摩擦制御の可能性
4. 自己組織化を利用した低摩擦材料の開発
5. おわりに〜低摩擦材料開発におけるバイオミメティクスの可能性
杉本昌隆 山形大学
山口政之 北陸先端科学技術大学院大学
滝本淳一 山形大学
西谷要介 工学院大学
五島一也 ポリプラスチックス(株)
相部紀夫 (元)武田薬品工業(株)
木下大樹 東京理科大学
古海誓一 東京理科大学
平井悠司 千歳科学技術大学
下村政嗣 千歳科学技術大学
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【特集】生産性の向上を目指した高分子材料のレオロジー制御技術
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特集にあたって
A Preface
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成形加工性向上のための高分子レオロジー制御技術
Rheology Control of Polymer Melts to Improve Processability
成形加工において溶融レオロジー特性の制御は必要不可欠である。本解説文では,伸長流動場におけるレオロジー特性を改質する技術,固体物性に影響を及ぼさないようにせん断粘度を低減する技術,高速押出で問題となるメルトフラクチャーについて,新しい知見を含めて紹介する。
【目次】
1. 溶融粘弾性と成形加工
2. 伸長流動場におけるレオロジー特性の制御
3. せん断場における粘度低減とその利用
4. メルトフラクチャー
-------------------------------------------------------------------------
シミュレーションによる高分子レオロジーの予測
Predicting Polymer Rheology by Simulation
シミュレーションによる高分子レオロジーの予測について,2 つの例を紹介する。①分子鎖間の絡み合いのみを抽出したスリップリンクモデルにより多分散系の一軸伸長粘度等を予測する。②粗視化分子動力学シミュレーションにより分子鎖の剛直性が絡み合いと線形粘弾性に及ぼす影響を調べる。
【目次】
1. はじめに
2. スリップリンクモデル
2.1 管模型とその改良
2.2 スリップリンクモデル
3. Pastaによる計算例
3.1 単分散系:直鎖と星形の比較
3.2 多分散系の伸長粘度
4. 粗視化MDシミュレーション
4.1 剛直鎖と柔軟鎖:絡み合い抽出
4.2 剛直鎖と柔軟鎖:線形粘弾性
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高分子複合材料のレオロジー
Rheology of Polymer Composites
高分子複合材料の成形加工性,構造および物性を把握するためには,レオロジーを理解することが大変重要である。本稿では,高分子複合材料のレオロジーとして,高分子複合材料,特にナノコンポジットおよび多成分系複合材料などの溶融状態の動的粘弾性について著者らが実験的に検討した結果を中心に解説したものである。
【目次】
1. はじめに
2. ナノコンポジットのレオロジー
3. 多成分系複合材料のレオロジー
4. 表面処理効果
5. おわりに
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超高流動PBT樹脂 ジュラネックス(R)「SFシリーズ」の開発と今後の展開
Development and Future’s View of Duranex(R) Super Flow PBT “SF Series”
超高流動PBT樹脂ジュラネックス(R)「SFシリーズ」は,当社独自のコンパウンド技術により,従来のPBTでは困難であった極薄肉部での充填性を可能にした。また,薄肉化や軽量化,成形加工面における合理化(成形条件幅の拡大,成形サイクル時間の短縮)が可能である。薄肉の電機・電子デバイス部品や,軽量化,ハイサイクル化により合理化を図りたい部品で効果が期待できる。
【目次】
1. はじめに
2. ジュラネックス(R)「SFシリーズ」各グレードの特長
2.1 特長
2.2 合理化方策
3. 超高流動ハイサイクル材料ジュラネックス(R)SF3300
3.1 特長
3.2 薄肉流動性
3.3 成形合理化(成形サイクル)
3.4 各種特性
4. 高流動ハイサイクル・低そり材料ジュラネックス(R)SF733LD
4.1 特長
4.2 成形条件による合理化(離型要因の場合)
4.3 製品設計による合理化(固化要因の場合)
4.4 各種特性
5. 高流動・高剛性材料ジュラネックス(R)SF755
5.1 特長
5.2 流動性
5.3 ハイサイクル性
5.4 各種特性
6. ジュラネックス(R)「SFシリーズ」の適用分野
7. ジュラネックス(R)「SFシリーズ」の今後の展望
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[ Material Report -R&D- ]
化学吸着に及ぼす活性炭表面窒素化合物の効果
Effect of Carbon - Nitrogen Surface Complexes on Chemical Adsorption by Activated Carbon
活性炭は,医薬品,食品,化学品工場などでの脱色・分離・精製・回収,プロセスガス処理(硫黄成分,水銀,アルシン,ホスフィンなどの除去),公害対策,悪臭対策,公共施設での水処理,また,フィルター,マスク,浄水器など,非常に広範囲の分野に使用されている。これら用途における活性炭の性能は,その形状,細孔などの物理的特性による物理吸着機能とその表面の化学的特性に基づく化学吸着機能に左右される。本報では,後者について活性炭の表面錯化合物の挙動を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 表面窒素化合物の調製とその性状
3. 亜硫酸ガスおよび悪臭ガスの化学吸着・除去
4. 半導体ガスの化学吸着・除去
5. 消化ガスの硫化水素とシロキサンの同時除去処理
6. 液相での低級アルデヒドの化学吸着・除去
7. 電極触媒性能の向上
7.1 電気二重層キャパシタ
7.2 燃料電池
8. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
[ Material Report -R&D- ]
ジオール誘導体のコレステリック液晶による書き換え可能なフルカラー記録への応用
Rewritable Full-Color Recording on Cholesteric Liquid Crystals of Diol Derivatives
液晶性を示す化合物にキラリティーが存在すると,液晶分子が自発的に超分子らせん構造を形成したコレステリック液晶になり,鮮やかな反射特性を示すことがある。このコレステリック液晶の状態では,温度,電場,磁場などの外部刺激によって反射特性を変調できる特徴がある。本稿では,不凍液や化粧品など我々の身近にも用いられているアルコール類を原料にして,コレステリック液晶を示す化合物をワンステップで合成し,反射特性とその制御方法について解説する。この液晶化合物を高温に加熱したコレステリック液晶状態から急冷操作を行うことで,超分子らせん構造がガラス化され,室温においても反射特性を維持した固定化膜を作製することができた。しかも,液晶状態から急冷操作を応用すれば,書き換え可能なフルカラー記録の実証も可能であった。
【目次】
1. はじめに
2. アルカンジオール誘導体(Cn-DiCh)のコレステリック液晶特性
3. Cn-DiChのガラス化によるコレステリック液晶の固定化膜
4. コレステリック液晶の固定化膜とカラー記録材料への応用
5. まとめ
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表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(4)
バイオミメティクスを活用した表面テクスチャリング技術
Surface Texturing Inspired by Biomimetics
生物は様々な環境下での進化・適応の産物であり,現代の社会問題を解決するために必要な技術,知見,答えを持っている。その生物から学ぶバイオミメティクスは今後の持続可能性社会を実現するために必要不可欠な研究である。本稿ではバイオミメティクスの歴史,考え方から,摩擦を中心に生物の体表や材料開発例を紹介する。
【目次】
1. バイオミメティクスとは
2. 生物の微細構造による摩擦制御
3. 微細構造による摩擦制御の可能性
4. 自己組織化を利用した低摩擦材料の開発
5. おわりに〜低摩擦材料開発におけるバイオミメティクスの可能性
【著者一覧】
柴田陽生 東北大学
石鍋隆宏 東北大学
藤掛英夫 東北大学
吉田 学 (国研)産業技術総合研究所
岡本敏宏 東京大学
山﨑智博 (株)ワイ・ドライブ
阿部次郎 日本電気硝子(株)
梶原鳴雪 名古屋大学
友成寿緒 TDK(株)
芦澤弘樹 アキレス(株)
清水徹英 首都大学東京
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【特集】エレクトロニクス向け伸縮性・フレキシブル材料
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フレキシブル液晶ディスプレイの実現に向けた先端技術開発
Latest Technology for Flexible Liquid Crystal Displays
プラスチック基板で作る液晶方式のディスプレイを実現することにより,革新的な情報サービスの提供が期待できる。しかし,単に各構成部材を柔らかい素材に置き換えるだけでは実用化が困難である。本稿では,液晶ディスプレイの柔軟化に伴う研究課題を示した上で,それらの解決に向けた材料・プロセス技術について概説する。
【目次】
1. はじめに
2. フレキシブル液晶ディスプレイの構成
3. 柔軟性かつ接着性を有する液晶層の保持技術
4. 超柔軟かつ高耐熱性の透明プラスチック基板
5. 画素駆動用トランジスタの柔軟化
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ウェアラブルデバイスのための印刷製造技術
Printing Technology for Producing Wearable Devices
近年,ウェアラブル機器が注目を集め,様々な形態の電子デバイスに対するニーズが高まっている。特に,柔軟性や伸縮性は衣類型のウェアラブルデバイスを実現するためには必要不可欠な特性であり,これらの特性を持つ材料の開発およびこれらを用いたデバイス製造技術の開発が急務となっている。本報では,ウェアラブル機器に必要なデバイスを印刷製造する技術について解説する。
【目次】
1. 緒言
2. ウェアラブルデバイスに必要な要素技術
2.1 フレキシブル表示部の作製
2.2 フレキシブルセンシング部(発光部・受光部)
2.3 フレキシブル給電部
2.4 高伸縮配線部
2.5 起毛電極
3. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
プリンテッド・フレシキブルエレクトロニクスのための革新的有機半導体材料の開発
Development of Creative Organic Semiconducting Materials Toward Printed and Flexible Electronics
有機半導体材料は,低コストの塗布プロセスで電子デバイスを作製できる。近年,印刷可能で10 cm2/Vsを超えるキャリア移動度を有する有機半導体材料が報告されるようになり,きたるInternet of Things(IoT)社会を担う鍵材料として大いに注目されている。本稿では,最近,筆者らが取り組んでいる独自の材料設計指針に基づく有機半導体研究を紹介するとともに,最後に今後の展望をまとめる。
【目次】
1. はじめに
2. 半導体分子の設計指針
3. 簡便かつ汎用性の高い合成法
4. 屈曲型パイコアの集合体構造と理論計算
5. 屈曲型パイコアの単結晶薄膜の作製とトランジスタ特性評価
6. 屈曲型パイコアの熱物性とトランジスタの熱耐久性
7. さいごに
-------------------------------------------------------------------------
グラファイト系伸縮性ストレッチャブル導電性ペーストの開発
Development of Graphite-Based Stretchable Conductive Paste
グラファイト系繊維にカーボンナノチューブが巻付いた構造の伸縮性導電性ペーストを開発した。連続的な伸び縮みに対し両者が絡み合った状態で可動することで伸縮性導体機能を維持する。2種類以上の材料が混ざったハイブリッド系の伸縮性導体に属する。現在,伸縮性導電性ペーストの構成は幾つか提案されているが,もっとも安価に製造できる構成の一つであると考えている。
【目次】
1. はじめに
2. 現在の伸縮性導電ペーストの開発動向と用途展開
2.1 フレキシブル基板とストレッチャブル性
2.2 印刷電子分野における適用
2.2.1 ウェアラブル可能な電子製品
2.2.2 印刷回路基板
2.2.3 3Dプリント技術と印刷電子回路の複合化
2.2.4 成型複合化構造の電気製品
3. グラファイト系材料を使用するメリット
4. 当社の伸縮性導電性ペースト
5. 実用化実証テスト例
5.1 概要説明(心拍・呼吸計と健康管理)
5.2 概要説明(屈曲センサー)
6. バインダー成分の種類
7. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
[ Material Report -R&D- ]
長円形断面を有するガラス繊維とその複合材料特性
Glass Fiber with Elliptical Cross Section and FRTP Composite Properties
ガラス繊維(円形断面ガラスファイバ)により,熱可塑性樹脂の弾性率・強度の向上が図られている。近年,成形品の薄肉化に伴う低反り,成形品の大型化による表面外観の向上が求められている。今回上述の要求事項を満たすことが可能となる長円形断面を有するフラットガラスファイバによる効果の確認と従来品である円形断面ガラスファイバとの比較を行った。
【目次】
1. はじめに
2. ガラス繊維の生産方法と表面処理剤について
2.1 ガラス繊維の生産方法
2.1.1 ガラス溶解工程
2.1.2 紡糸(繊維化)工程
2.1.3 集束剤の役割と塗布工程
2.1.4 加工工程
3. 準備
3.1 材料
3.2 成形
4. ガラス繊維の断面形状による効果
4.1 寸法安定性の確認と分析
4.2 樹脂の流動性への影響
4.3 成形品外観の良化の確認
5. 一般的な複合体の物性確認
5.1 ガラス含有量30%における複合体の諸物性
5.2 ガラス繊維断面形状のガラス含有量への影響
6. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
[ Material Report -R&D- ]
N3P3環網目状ポリホスファゼンの生成とその用途{Ⅰ}
Formations and Uses of Cyclomatrix Polyphosphazenes(Ⅰ)
N3P3あるいはN4P4環網目状ホスファゼンポリマーの生成および用途開発研究は古くから行われ,アメリカのGEが世界で最初に商品化に成功し,ダイナラックを生産販売したが,途中で生産を中止した。その後もN3P3環網目状ホスファゼンポリマーの研究開発が続けられ,日本で3種類の商品化(商品名「PPZ」,「クシーノJP」および「アブソルート2」)に成功している。これらの商品は側鎖基が光あるいは熱で重合し,N3P3環網目状ホスファゼンポリマー硬化樹脂を生成する。「PPZ」はハードコート材,また「クシーノJP」および「アブソルート2」は歯科材料とし,現在でも生産販売されている。これらの商品に続くものとし,LIB 用材料への応用が検討され,性能評価データなどによると既存材料よりも優れているので,近い将来その分野の商品が登場するものと思われる。
【目次】
1. はじめに
2. 3DPPの研究開発
2.1 縮合架橋化反応
2.1.1 2官能性あるいは多官能性化合物との縮合架橋化反応
3. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
[ Material Report -R&D- ]
薄層銅箔を内蔵したノイズ抑制シートの開発
The Development of Noise Suppression Sheet with Thin Copper Layer
今後も電子機器の軽薄短小と省電力化は止まらない。部品実装密度も向上している中,限られた空間でのノイズ対策が要求されると予想しており,有効なノイズ対策部品となる磁性シートの薄型化が必要で,今回,アキレス社のポリピロールめっき技術を活用し,1μmの銅箔を用いた磁性シートを開発した。
【目次】
1. はじめに
2. 磁性シートと銅箔の適用周波数帯
3. ポリピロールを用いたCu めっき技術
4. プロセス
5. 銅箔シート付き磁性シート(IFMシリーズ)の効果と応用事例
5.1 銅箔と磁性シートを組み合わせた時のノイズ抑制効果
5.2 具体的な応用事例
5.2.1 事例①高周波ノイズ
5.2.2 事例②低周波ノイズ
5.2.3 事例③耐ノイズ性能
5.2.4 事例④遠方界の輻射ノイズ
6. 最後に
-------------------------------------------------------------------------
表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(3)
表面テクスチャリングによる無潤滑摺動下におけるトライボロジー特性の向上
Improvement of Tribological Properties under Dry Sliding Friction by Surface Texturing Technology
無潤滑下の表面テクスチャリングの機能として,接触界面に捕捉される摩耗粉数の低減効果に着目し,マイクロテクスチャ構造を有するDLC膜の無潤滑下のトライボロジー特性をボールオンディスク摩擦摩耗試験により検証した。その結果1GPa以上の高面圧負荷の無潤滑摺動の下,μ=0.1前後の極めて安定した摩擦摺動特性と10万回の優れた耐久性が実現された。
【目次】
1. はじめに
2. 無潤滑摺動界面における表面テクスチャリングの効果―摩耗粉捕捉率の低減
3. DLC薄膜を用いたマイクロテクスチャ構造の創製
4. 無潤滑摩擦下におけるマイクロテクスチャDLC膜のトライボロジー特性
4.1 テクスチャ構造付与による効果
4.2 テクスチャ構造寸法の影響
4.2.1 テクスチャ構造間隔pの影響
4.2.2 テクスチャ構造幅wの影響
5. おわりに
柴田陽生 東北大学
石鍋隆宏 東北大学
藤掛英夫 東北大学
吉田 学 (国研)産業技術総合研究所
岡本敏宏 東京大学
山﨑智博 (株)ワイ・ドライブ
阿部次郎 日本電気硝子(株)
梶原鳴雪 名古屋大学
友成寿緒 TDK(株)
芦澤弘樹 アキレス(株)
清水徹英 首都大学東京
-------------------------------------------------------------------------
【特集】エレクトロニクス向け伸縮性・フレキシブル材料
-------------------------------------------------------------------------
フレキシブル液晶ディスプレイの実現に向けた先端技術開発
Latest Technology for Flexible Liquid Crystal Displays
プラスチック基板で作る液晶方式のディスプレイを実現することにより,革新的な情報サービスの提供が期待できる。しかし,単に各構成部材を柔らかい素材に置き換えるだけでは実用化が困難である。本稿では,液晶ディスプレイの柔軟化に伴う研究課題を示した上で,それらの解決に向けた材料・プロセス技術について概説する。
【目次】
1. はじめに
2. フレキシブル液晶ディスプレイの構成
3. 柔軟性かつ接着性を有する液晶層の保持技術
4. 超柔軟かつ高耐熱性の透明プラスチック基板
5. 画素駆動用トランジスタの柔軟化
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ウェアラブルデバイスのための印刷製造技術
Printing Technology for Producing Wearable Devices
近年,ウェアラブル機器が注目を集め,様々な形態の電子デバイスに対するニーズが高まっている。特に,柔軟性や伸縮性は衣類型のウェアラブルデバイスを実現するためには必要不可欠な特性であり,これらの特性を持つ材料の開発およびこれらを用いたデバイス製造技術の開発が急務となっている。本報では,ウェアラブル機器に必要なデバイスを印刷製造する技術について解説する。
【目次】
1. 緒言
2. ウェアラブルデバイスに必要な要素技術
2.1 フレキシブル表示部の作製
2.2 フレキシブルセンシング部(発光部・受光部)
2.3 フレキシブル給電部
2.4 高伸縮配線部
2.5 起毛電極
3. まとめ
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プリンテッド・フレシキブルエレクトロニクスのための革新的有機半導体材料の開発
Development of Creative Organic Semiconducting Materials Toward Printed and Flexible Electronics
有機半導体材料は,低コストの塗布プロセスで電子デバイスを作製できる。近年,印刷可能で10 cm2/Vsを超えるキャリア移動度を有する有機半導体材料が報告されるようになり,きたるInternet of Things(IoT)社会を担う鍵材料として大いに注目されている。本稿では,最近,筆者らが取り組んでいる独自の材料設計指針に基づく有機半導体研究を紹介するとともに,最後に今後の展望をまとめる。
【目次】
1. はじめに
2. 半導体分子の設計指針
3. 簡便かつ汎用性の高い合成法
4. 屈曲型パイコアの集合体構造と理論計算
5. 屈曲型パイコアの単結晶薄膜の作製とトランジスタ特性評価
6. 屈曲型パイコアの熱物性とトランジスタの熱耐久性
7. さいごに
-------------------------------------------------------------------------
グラファイト系伸縮性ストレッチャブル導電性ペーストの開発
Development of Graphite-Based Stretchable Conductive Paste
グラファイト系繊維にカーボンナノチューブが巻付いた構造の伸縮性導電性ペーストを開発した。連続的な伸び縮みに対し両者が絡み合った状態で可動することで伸縮性導体機能を維持する。2種類以上の材料が混ざったハイブリッド系の伸縮性導体に属する。現在,伸縮性導電性ペーストの構成は幾つか提案されているが,もっとも安価に製造できる構成の一つであると考えている。
【目次】
1. はじめに
2. 現在の伸縮性導電ペーストの開発動向と用途展開
2.1 フレキシブル基板とストレッチャブル性
2.2 印刷電子分野における適用
2.2.1 ウェアラブル可能な電子製品
2.2.2 印刷回路基板
2.2.3 3Dプリント技術と印刷電子回路の複合化
2.2.4 成型複合化構造の電気製品
3. グラファイト系材料を使用するメリット
4. 当社の伸縮性導電性ペースト
5. 実用化実証テスト例
5.1 概要説明(心拍・呼吸計と健康管理)
5.2 概要説明(屈曲センサー)
6. バインダー成分の種類
7. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
[ Material Report -R&D- ]
長円形断面を有するガラス繊維とその複合材料特性
Glass Fiber with Elliptical Cross Section and FRTP Composite Properties
ガラス繊維(円形断面ガラスファイバ)により,熱可塑性樹脂の弾性率・強度の向上が図られている。近年,成形品の薄肉化に伴う低反り,成形品の大型化による表面外観の向上が求められている。今回上述の要求事項を満たすことが可能となる長円形断面を有するフラットガラスファイバによる効果の確認と従来品である円形断面ガラスファイバとの比較を行った。
【目次】
1. はじめに
2. ガラス繊維の生産方法と表面処理剤について
2.1 ガラス繊維の生産方法
2.1.1 ガラス溶解工程
2.1.2 紡糸(繊維化)工程
2.1.3 集束剤の役割と塗布工程
2.1.4 加工工程
3. 準備
3.1 材料
3.2 成形
4. ガラス繊維の断面形状による効果
4.1 寸法安定性の確認と分析
4.2 樹脂の流動性への影響
4.3 成形品外観の良化の確認
5. 一般的な複合体の物性確認
5.1 ガラス含有量30%における複合体の諸物性
5.2 ガラス繊維断面形状のガラス含有量への影響
6. まとめ
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[ Material Report -R&D- ]
N3P3環網目状ポリホスファゼンの生成とその用途{Ⅰ}
Formations and Uses of Cyclomatrix Polyphosphazenes(Ⅰ)
N3P3あるいはN4P4環網目状ホスファゼンポリマーの生成および用途開発研究は古くから行われ,アメリカのGEが世界で最初に商品化に成功し,ダイナラックを生産販売したが,途中で生産を中止した。その後もN3P3環網目状ホスファゼンポリマーの研究開発が続けられ,日本で3種類の商品化(商品名「PPZ」,「クシーノJP」および「アブソルート2」)に成功している。これらの商品は側鎖基が光あるいは熱で重合し,N3P3環網目状ホスファゼンポリマー硬化樹脂を生成する。「PPZ」はハードコート材,また「クシーノJP」および「アブソルート2」は歯科材料とし,現在でも生産販売されている。これらの商品に続くものとし,LIB 用材料への応用が検討され,性能評価データなどによると既存材料よりも優れているので,近い将来その分野の商品が登場するものと思われる。
【目次】
1. はじめに
2. 3DPPの研究開発
2.1 縮合架橋化反応
2.1.1 2官能性あるいは多官能性化合物との縮合架橋化反応
3. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
[ Material Report -R&D- ]
薄層銅箔を内蔵したノイズ抑制シートの開発
The Development of Noise Suppression Sheet with Thin Copper Layer
今後も電子機器の軽薄短小と省電力化は止まらない。部品実装密度も向上している中,限られた空間でのノイズ対策が要求されると予想しており,有効なノイズ対策部品となる磁性シートの薄型化が必要で,今回,アキレス社のポリピロールめっき技術を活用し,1μmの銅箔を用いた磁性シートを開発した。
【目次】
1. はじめに
2. 磁性シートと銅箔の適用周波数帯
3. ポリピロールを用いたCu めっき技術
4. プロセス
5. 銅箔シート付き磁性シート(IFMシリーズ)の効果と応用事例
5.1 銅箔と磁性シートを組み合わせた時のノイズ抑制効果
5.2 具体的な応用事例
5.2.1 事例①高周波ノイズ
5.2.2 事例②低周波ノイズ
5.2.3 事例③耐ノイズ性能
5.2.4 事例④遠方界の輻射ノイズ
6. 最後に
-------------------------------------------------------------------------
表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(3)
表面テクスチャリングによる無潤滑摺動下におけるトライボロジー特性の向上
Improvement of Tribological Properties under Dry Sliding Friction by Surface Texturing Technology
無潤滑下の表面テクスチャリングの機能として,接触界面に捕捉される摩耗粉数の低減効果に着目し,マイクロテクスチャ構造を有するDLC膜の無潤滑下のトライボロジー特性をボールオンディスク摩擦摩耗試験により検証した。その結果1GPa以上の高面圧負荷の無潤滑摺動の下,μ=0.1前後の極めて安定した摩擦摺動特性と10万回の優れた耐久性が実現された。
【目次】
1. はじめに
2. 無潤滑摺動界面における表面テクスチャリングの効果―摩耗粉捕捉率の低減
3. DLC薄膜を用いたマイクロテクスチャ構造の創製
4. 無潤滑摩擦下におけるマイクロテクスチャDLC膜のトライボロジー特性
4.1 テクスチャ構造付与による効果
4.2 テクスチャ構造寸法の影響
4.2.1 テクスチャ構造間隔pの影響
4.2.2 テクスチャ構造幅wの影響
5. おわりに
【著者一覧】
蔦岡孝則 広島大学
萓野良樹 電気通信大学
井上 浩 秋田大学
庄山正仁 九州大学
山本真義 名古屋大学
花田英輔 佐賀大学
畠山賢一 兵庫県立大学
笠置映寛 徳山工業高等専門学校
佐野栄一 北海道大学
沢田博司 キヤノンマシナリー(株)
-------------------------------------------------------------------------
【特集】EMC 設計/ノイズ対策技術・材料
-------------------------------------------------------------------------
巻頭言
Introduction to Special Issue
-------------------------------------------------------------------------
薄い導体シールドを実装したフレキシブルプリント基板の伝送特性及び近傍磁界抑制効果
Transmission Characteristics and Shielding Effectiveness of Shielded-Flexible Printed Circuits
本稿では,伝送信号の品質を保ちつつ電磁ノイズを抑制可能でフレキシブルな電磁シールドとして導体シールドに着目し,実用時に問題になると想定される差動線路間隔よりも線路に近い位置に導体シールドを実装した際の伝送特性および近傍磁界抑制効果について実験と電磁界解析により検討した例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 検討モデル
3. 伝送特性の評価
3.1 TDR特性
3.2 透過係数の周波数特性
3.3 損失の評価
4. シールド効果の評価
5. 等価回路を用いた伝送特性の検討
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
スイッチング電源回路のノイズ対策
Noise Reduction Techniques in Switching Power Supplies
今日,様々な電子機器で用いられているスイッチング電源回路では,半導体素子の急峻なオン・オフ動作が高周波で繰り返されるためにスイッチングノイズが発生し,伝導・放射ノイズとして周囲にノイズをまき散らし,機器の誤動作の要因となる恐れがある。本稿では,スイッチングノイズの発生機構と低ノイズ化技術について,最近の研究事例を交えて解説する。
【目次】
1. スイッチング電源回路のノイズ対策
2. スイッチング電源回路と高周波スイッチング
3. スイッチングノイズの発生機構
4. スナバ回路,クランプ回路による低ノイズ化技術
5. ソフトスイッチングによる低ノイズ化技術
6. ランダムスイッチングによる低ノイズ化技術
7. ノイズ電流相殺による低ノイズ化技術
8. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
次世代自動車向けパワーエレクトロニクス回路のEMC問題とその解決手法
EMC Problem and Its Solution for Power Electronics Systems of Automotive Applications
本稿では,自動車用パワー半導体として次世代パワー半導体であるSiCパワー半導体を搭載することで問題となる伝導性ノイズ,放射性ノイズ帯域におけるノイズ増加現象を計測データより指摘する。さらにパワーエレクトロニクス回路のスナバに対して受動素子であるキャパシタの種類の組み合わせにより効果的に抑制可能であることを示している。
【目次】
1. はじめに
2. ノイズ評価方法
2.1 ノイズ評価対象回路
2.2 伝導性ノイズ評価環境
2.3 放射性ノイズ評価環境
3. 伝導性ノイズ評価
3.1 伝導性ノイズ評価条件
3.2 スイッチング周波数10kHz時,50kHz時の伝導性ノイズ相対比較
3.3 ゲート抵抗Rg=3Ω時,Rg=20Ω時の伝導性ノイズ相対比較
4. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
医療機器や院内情報通信のEMC設計
EMC Design for Medical Devices and Telecommunications in Hospitals
医療現場でも無線通信や電磁波を用いる医療機器が多用される時代となった。ここでは,医療現場における電磁波と無線通信に関する現状を説明し,それらがもたらす問題点とその克服によるEMCの確保の現状と今後の見通しについて述べる。
【目次】
1. 医療機器とそのEMC
1.1 医療機器のイミュニティ
1.2 医療機器のエミッション
2. 医療現場における無線通信の需要
3. 電磁環境的に見た医療現場と他との相違
4. 医療機器を中心とした医療現場でのEMC
4.1 無線通信からの影響と対策
4.2 医療機器からの影響と対策
4.3 病院設備からの影響と対策
4.4 外来波や管理外機器からの影響と対策
5. 院内情報通信におけるEMC
5.1 院内情報通信の現状と問題点
5.2 可用性と機密性の確保にむけて
6. 今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
人工材料を用いた電磁ノイズ抑制材の設計
Design of Electro-Magnetic Noise Suppressing Devices Using Artificial Materials
電磁環境対策の必須デバイスである電波吸収体や電磁遮へい材は,従来より導電材やフェライトなどの既存材料を用いて実現されている。近年では人工材料(メタマテリアル)を用いる新しい考え方による設計法に期待が寄せられている。ここではまず,人工材料の等価回路表現,およびこれを用いた設計法を解説する。吸収・遮へい材の実用化例をもとに人工材料の有用性を示すとともに,均質媒質人工材料などの先端研究の状況や課題なども紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 人工材料の構成法
3. 人工材料の電波特性
3.1 高誘電率特性
3.2 誘電率の共鳴分散特性
3.3 負の誘電率特性
3.4 ENG,MNG,DNG特性
3.5 導電性と負の誘電率が共存する特性
4. 人工材料の等価回路
5. 人工材料を用いる電磁ノイズ抑制材の設計例
5.1 高誘電率材料を用いる薄形電波吸収体の設計
5.2 誘電率の共鳴分散特性を用いる電波吸収体の広帯域化設計
5.3 低周波プラズマ媒質と誘電体積層によるミリ波レーダカバー材の設計
5.4 低周波プラズマ媒質と導電材積層による電磁遮へい材
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
粒子分散型メタコンポジットの電波吸収・遮蔽材料への応用
Study of Granular Meta-composite Material for Application to Electromagnetic Wave Absorber and Shielding Material
透磁率と誘電率が同時に負の値を示す人工材料(左手系メタマテリアル)は,高周波領域で特異な電磁気特性を示す。近年,このような人工材料を高周波材料に適用し,高機能化を図る研究・開発が盛んに行われている。人工材料の多くは金属体を周期配列させた構造を有するが,金属粒子・磁性粒子などを樹脂中に分散させた粒子分散型メタコンポジットは,周期構造を必要とせず,負の透磁率・誘電率特性を実現することができる。本稿では,電波吸収・遮蔽材料への応用を目的とした粒子分散型メタコンポジットについて,負の透磁率,負の誘電率を実現する機構を示すとともに,透磁率と誘電率が同時に負の値を示す複合粒子分散コンポジットについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 粒子分散型メタコンポジットによる負の透磁率
3. 粒子分散型メタコンポジットによる負の誘電率
4. 粒子分散型メタコンポジットによるDNG特性の実現
5. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
EMC設計実現のためのCNT分散複合材料
CNT Composites for Design and Fabrication of EMC Materials
カーボンナノチューブ(CNT)複合材料は優れた電気的,機械的,熱的特性を有し,多分野への応用が期待されている。本稿では,CNT分散紙とCNT塗布不織布の導電率,誘電率,電磁波吸収特性を紹介し,電磁波吸収体材料としての可能性を示す。
【目次】
1. はじめに
2. CNT分散紙とCNT塗布不織布の製造方法
3. CNT分散紙の導電率特性と電子伝導機構
4. CNT分散紙とCNT塗布不織布の誘電率
5. CNT分散紙とCNT塗布不織布の電磁波応答
6. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(2)
ナノテクスチャリングによる摩擦低減効果
Effect on Friction Reduction of Nano-Texturing
超短パルスレーザにより形成される微細な周期構造を活用したナノテクスチャリングは,動圧の発生,潤滑油の保持・供給,摩耗粉の逃げ,トライボケミカル反応の促進等に大きな効果を発揮する。複数の効果を組み合わせることで,流体潤滑〜境界潤滑に至る幅広いしゅう動条件下で摩擦を低減することができる。
【目次】
1. はじめに
2. 超短パルスレーザによる周期構造
3. 周期構造による摩擦低減効果
3.1 流体潤滑特性の向上
3.2 混合潤滑特性の向上
3.3 境界潤滑特性の向上
4. おわりに
蔦岡孝則 広島大学
萓野良樹 電気通信大学
井上 浩 秋田大学
庄山正仁 九州大学
山本真義 名古屋大学
花田英輔 佐賀大学
畠山賢一 兵庫県立大学
笠置映寛 徳山工業高等専門学校
佐野栄一 北海道大学
沢田博司 キヤノンマシナリー(株)
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【特集】EMC 設計/ノイズ対策技術・材料
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巻頭言
Introduction to Special Issue
-------------------------------------------------------------------------
薄い導体シールドを実装したフレキシブルプリント基板の伝送特性及び近傍磁界抑制効果
Transmission Characteristics and Shielding Effectiveness of Shielded-Flexible Printed Circuits
本稿では,伝送信号の品質を保ちつつ電磁ノイズを抑制可能でフレキシブルな電磁シールドとして導体シールドに着目し,実用時に問題になると想定される差動線路間隔よりも線路に近い位置に導体シールドを実装した際の伝送特性および近傍磁界抑制効果について実験と電磁界解析により検討した例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 検討モデル
3. 伝送特性の評価
3.1 TDR特性
3.2 透過係数の周波数特性
3.3 損失の評価
4. シールド効果の評価
5. 等価回路を用いた伝送特性の検討
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
スイッチング電源回路のノイズ対策
Noise Reduction Techniques in Switching Power Supplies
今日,様々な電子機器で用いられているスイッチング電源回路では,半導体素子の急峻なオン・オフ動作が高周波で繰り返されるためにスイッチングノイズが発生し,伝導・放射ノイズとして周囲にノイズをまき散らし,機器の誤動作の要因となる恐れがある。本稿では,スイッチングノイズの発生機構と低ノイズ化技術について,最近の研究事例を交えて解説する。
【目次】
1. スイッチング電源回路のノイズ対策
2. スイッチング電源回路と高周波スイッチング
3. スイッチングノイズの発生機構
4. スナバ回路,クランプ回路による低ノイズ化技術
5. ソフトスイッチングによる低ノイズ化技術
6. ランダムスイッチングによる低ノイズ化技術
7. ノイズ電流相殺による低ノイズ化技術
8. まとめ
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次世代自動車向けパワーエレクトロニクス回路のEMC問題とその解決手法
EMC Problem and Its Solution for Power Electronics Systems of Automotive Applications
本稿では,自動車用パワー半導体として次世代パワー半導体であるSiCパワー半導体を搭載することで問題となる伝導性ノイズ,放射性ノイズ帯域におけるノイズ増加現象を計測データより指摘する。さらにパワーエレクトロニクス回路のスナバに対して受動素子であるキャパシタの種類の組み合わせにより効果的に抑制可能であることを示している。
【目次】
1. はじめに
2. ノイズ評価方法
2.1 ノイズ評価対象回路
2.2 伝導性ノイズ評価環境
2.3 放射性ノイズ評価環境
3. 伝導性ノイズ評価
3.1 伝導性ノイズ評価条件
3.2 スイッチング周波数10kHz時,50kHz時の伝導性ノイズ相対比較
3.3 ゲート抵抗Rg=3Ω時,Rg=20Ω時の伝導性ノイズ相対比較
4. まとめ
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医療機器や院内情報通信のEMC設計
EMC Design for Medical Devices and Telecommunications in Hospitals
医療現場でも無線通信や電磁波を用いる医療機器が多用される時代となった。ここでは,医療現場における電磁波と無線通信に関する現状を説明し,それらがもたらす問題点とその克服によるEMCの確保の現状と今後の見通しについて述べる。
【目次】
1. 医療機器とそのEMC
1.1 医療機器のイミュニティ
1.2 医療機器のエミッション
2. 医療現場における無線通信の需要
3. 電磁環境的に見た医療現場と他との相違
4. 医療機器を中心とした医療現場でのEMC
4.1 無線通信からの影響と対策
4.2 医療機器からの影響と対策
4.3 病院設備からの影響と対策
4.4 外来波や管理外機器からの影響と対策
5. 院内情報通信におけるEMC
5.1 院内情報通信の現状と問題点
5.2 可用性と機密性の確保にむけて
6. 今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
人工材料を用いた電磁ノイズ抑制材の設計
Design of Electro-Magnetic Noise Suppressing Devices Using Artificial Materials
電磁環境対策の必須デバイスである電波吸収体や電磁遮へい材は,従来より導電材やフェライトなどの既存材料を用いて実現されている。近年では人工材料(メタマテリアル)を用いる新しい考え方による設計法に期待が寄せられている。ここではまず,人工材料の等価回路表現,およびこれを用いた設計法を解説する。吸収・遮へい材の実用化例をもとに人工材料の有用性を示すとともに,均質媒質人工材料などの先端研究の状況や課題なども紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 人工材料の構成法
3. 人工材料の電波特性
3.1 高誘電率特性
3.2 誘電率の共鳴分散特性
3.3 負の誘電率特性
3.4 ENG,MNG,DNG特性
3.5 導電性と負の誘電率が共存する特性
4. 人工材料の等価回路
5. 人工材料を用いる電磁ノイズ抑制材の設計例
5.1 高誘電率材料を用いる薄形電波吸収体の設計
5.2 誘電率の共鳴分散特性を用いる電波吸収体の広帯域化設計
5.3 低周波プラズマ媒質と誘電体積層によるミリ波レーダカバー材の設計
5.4 低周波プラズマ媒質と導電材積層による電磁遮へい材
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
粒子分散型メタコンポジットの電波吸収・遮蔽材料への応用
Study of Granular Meta-composite Material for Application to Electromagnetic Wave Absorber and Shielding Material
透磁率と誘電率が同時に負の値を示す人工材料(左手系メタマテリアル)は,高周波領域で特異な電磁気特性を示す。近年,このような人工材料を高周波材料に適用し,高機能化を図る研究・開発が盛んに行われている。人工材料の多くは金属体を周期配列させた構造を有するが,金属粒子・磁性粒子などを樹脂中に分散させた粒子分散型メタコンポジットは,周期構造を必要とせず,負の透磁率・誘電率特性を実現することができる。本稿では,電波吸収・遮蔽材料への応用を目的とした粒子分散型メタコンポジットについて,負の透磁率,負の誘電率を実現する機構を示すとともに,透磁率と誘電率が同時に負の値を示す複合粒子分散コンポジットについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 粒子分散型メタコンポジットによる負の透磁率
3. 粒子分散型メタコンポジットによる負の誘電率
4. 粒子分散型メタコンポジットによるDNG特性の実現
5. まとめ
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EMC設計実現のためのCNT分散複合材料
CNT Composites for Design and Fabrication of EMC Materials
カーボンナノチューブ(CNT)複合材料は優れた電気的,機械的,熱的特性を有し,多分野への応用が期待されている。本稿では,CNT分散紙とCNT塗布不織布の導電率,誘電率,電磁波吸収特性を紹介し,電磁波吸収体材料としての可能性を示す。
【目次】
1. はじめに
2. CNT分散紙とCNT塗布不織布の製造方法
3. CNT分散紙の導電率特性と電子伝導機構
4. CNT分散紙とCNT塗布不織布の誘電率
5. CNT分散紙とCNT塗布不織布の電磁波応答
6. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(2)
ナノテクスチャリングによる摩擦低減効果
Effect on Friction Reduction of Nano-Texturing
超短パルスレーザにより形成される微細な周期構造を活用したナノテクスチャリングは,動圧の発生,潤滑油の保持・供給,摩耗粉の逃げ,トライボケミカル反応の促進等に大きな効果を発揮する。複数の効果を組み合わせることで,流体潤滑〜境界潤滑に至る幅広いしゅう動条件下で摩擦を低減することができる。
【目次】
1. はじめに
2. 超短パルスレーザによる周期構造
3. 周期構造による摩擦低減効果
3.1 流体潤滑特性の向上
3.2 混合潤滑特性の向上
3.3 境界潤滑特性の向上
4. おわりに
【著者一覧】
宇山 浩 大阪大学
森川 豊 あいち産業科学技術総合センター
伊藤雅子 あいち産業科学技術総合センター
後居洋介 第一工業製薬(株)
濱田仁美 東京家政大学
雲 浩靖 オンキヨー(株)
矢吹彰広 広島大学
藤田健一 京都大学
平山朋子 同志社大学
-------------------------------------------------------------------------
【新春特集】セルロースナノファイバー実用化の最新動向
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
Introduction
-------------------------------------------------------------------------
セルロースナノファイバーの機械加工と高圧ジェットミル処理の最新動向
Latest Trend of Machining of Cellulose Nanofibers and High Pressure Jet Milling
次世代の高機能性素材として期待されるセルロースナノファイバーの開発や実用化において,セルロースをナノサイズの太さに加工できる機械技術の発展は必要不可欠である。ここでは,機械加工の中でも,高圧ジェットミルで加工されるセルロースナノファイバーの特性とその応用について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. セルロースナノ加工品の分類と機械加工
3. 高圧ジェットミルによるセルロースナノファイバー加工と特徴
3.1 高圧ジェットミル
3.2 高圧ジェットミルによるセルロースナノファイバー加工
3.3 セルロースナノファイバーの粘度特性および分散安定性の向上について
4. セルロースナノファイバー透明膜および複合膜への応用
4.1 セルロースナノファイバー透明膜
4.2 透明複合膜
5. セルロースナノファイバーの表面処理およびフィルタへの応用
5.1 表面処理(撥水化)
5.2 表面処理(表面電位変化)セルロースナノファイバーを用いた花粉除去フィルタ
5.3 自由曲面フレネルの成形方法と留意点
6. 結び
-------------------------------------------------------------------------
TEMPO酸化セルロースナノファイバーの開発と応用展開
Development and Application of TEMPO Oxidized Cellulose Nanofibers
第一工業製薬(株)では,TEMPO酸化セルロースナノファイバー(TOCNF)からなる水系増粘剤「レオクリスタ(R)」を製造販売している。TOCNF は高い増粘性,優れた乳化・分散安定性,高い擬塑性流動性など,ユニークな特徴を有している。本稿ではこれらの特徴の詳細や,水性ゲルインクボールペンへの実用化などの開発事例について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. セルロースの新たな利用方法,セルロースナノファイバー
2.1 CNFの調製方法
2.2 TEMPO酸化によるCNFの調製
3. 増粘剤としてのTEMPO酸化CNFの特徴
3.1 ネットワーク構造の形成
3.1.1 高い増粘性
3.1.2 乳化安定性
3.1.3 分散安定性
3.2 ネットワーク構造のせん断による破壊と再構築
3.2.1 スプレー可能でタレないゲル
3.3 皮膜形成能
3.3.1 微粒子の乾燥時の凝集抑制
3.3.2 ゲル状皮膜の形成
4. 開発状況と応用事例
4.1 水性ゲルインクボールペンのインクとしての実用化
5. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
セルロースナノファイバーを利用したテキスタイルの改質
Functionalization of Textiles with Cellulose Nanofibers
植物由来のセルロースナノファイバー(CNF)は,その極細形状に由来する全く新しい機能が期待され,様々な産業分野での応用研究が進んでいる。著者らは繊維産業の衣料分野でのCNFの活用に着目し,セルロース系繊維から成るテキスタイルに対してCNFを塗布することにより,その改質と新たな機能化を検討している。
【目次】
1. はじめに
2. 植物由来の繊維
3. セルロースナノファイバー(CNF)
4. CNFの調製法
5. CNFの応用研究
6. CNFのテキスタイルへの応用
6.1 織物・不織布へのCNF塗布による特性変化
6.2 TEMPO酸化処理布へのCNF塗布の効果
6.3 CNF塗布テキスタイルのインクジェット捺染適性
7. 最後に
-------------------------------------------------------------------------
セルロースナノファイバーを使用した“スピーカー用振動板”の開発と製品化
Development and Commercialization of“ Speaker Diaphragm” Using Cellulose Nanofibers
セルロースナノファイバーを使用したスピーカー用振動板の開発に世界で初めて成功。セルロースナノファイバーの特徴は軽くて強いことであり,また,スピーカー用振動板にも軽くて強いことが求められている。セルロースナノファイバーをスピーカー振動板に適用した場合の効果等やそれらを用いて開発製品化したスピーカーやヘッドホンについて解説する。
【目次】
1. スピーカー用振動板とは
1.1 スピーカーの構造
1.2 スピーカー用振動板に求められるもの
2. セルロースナノファイバーのスピーカー用振動板への適応
3. 製品化
3.1 Onkyo SC-3(B)と振動板
3.2 Pioneer S-PM50 D,S-PM30 Dと振動板
3.3 ヘッドホンPioneer SE-MONITOR5と振動板
3.4 Onkyo桐スピーカーと振動板
4. 今後の展開
-------------------------------------------------------------------------
CNFを用いた自己修復性防食コーティング
Development and Commercialization of“ Speaker Diaphragm” Using Cellulose Nanofibers
金属材料の腐食を防止するために,各種の塗料による防食コーティングが行われる。防食コーティングにおいては,欠陥が生じた場合に新たな防食皮膜が自然に形成する自己修復性が有効である。本稿では,疑似血管としてセルロースナノファイバー(CNF)および腐食抑制剤の吸脱着制御による自己修復性防食コーティングの開発について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 金属の腐食と防食コーティング
3. 自己修復性防食コーティングの構造
4. コーティングの評価方法
5. 自己修復性防食コーティングの開発
5.1 セルロースナノファイバーを用いた自己修復性防食コーティング
5.2 セルロースナノファイバーを用いた自己修復性防食コーティングにおける各種腐食抑制剤の影響
5.3 セルロースナノファイバーを用いた自己修復性防食コーティングにおけるコーティング内pHの影響
6. まとめ
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[ Material Report -R&D- ]
イリジウム錯体触媒を活用する効率的な有機ハイドライド水素貯蔵システム
Development of Efficient Hydrogen Storage System Based on Organic Hydride Technology Using Iridium Complexes as Catalyst
低炭素社会における理想的なエネルギー源として期待の大きい水素の利用拡大を図るために,安全で効率的な水素貯蔵法の開発が求められている。本稿では,著者らがこれまでに取り組んできた,有機ハイドライド水素貯蔵システムの開発に関する研究成果を紹介する。
【目次】
1. 背景
2. 機能性配位子を有するイリジウム錯体触媒による有機分子の脱水素化
3. テトラヒドロキナルジンを有機ハイドライドとする水素貯蔵システム
4. デカヒドロナフチリジン誘導体を有機ハイドライドとする水素貯蔵システム
5. ピペラジン誘導体を有機ハイドライドとする水素貯蔵システム
6. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(1)
表面テクスチャリングに期待される効果
Expectation for Performance Improvement of Sliding Surface by Surface Texturing
表面テクスチャリングは摺動面のトライボロジー特性を向上させる極めて有効な手法であり,国内外を問わず多くの研究がなされている。本稿では,特に流体潤滑下および弾性流体潤滑下におけるテクスチャの効果に焦点を当て,その潤滑特性の向上メカニズムの解説とともに近年の研究事例の紹介を行う。
【目次】
1. はじめに
2. 流体潤滑域におけるテクスチャの効果
3. 弾性流体潤滑域におけるテクスチャの効果
4. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
[ 機能材料マーケットデータ ]
紙・パルプ用化学薬品工業の市場動向
Strain-Induced On-Surface Synthesis for Fabrication of Functional Organic Molecules
製紙用薬剤は,紙・板紙の製造において様々な用途で用いられる。国内需要は紙・板紙の成熟市場に連動して縮小傾向にあるが,製紙用薬剤メーカー各社は,ニーズの高機能化に取り組むとともに,中国や東南アジア地域の発展をにらみ,同地域における市場展開・生産体制の強化を行っている。
【目次】
1. 概要
2. 紙・板紙需要動向
2.1 紙
2.2 板紙
3. 製紙パルプ需要動向
4. 古紙需要動向
5. 製紙用薬剤需要動向
5.1 主要薬剤の動向
5.1.1 製紙パルプ用薬品
5.1.2 古紙処理工程用薬剤
5.1.3 抄紙工程用薬剤
5.1.4 二次加工用薬品
5.1.5 その他
6. 製紙用薬剤メーカーの動向
6.1 国内メーカーの中国,東南アジア地域への進出
6.2 各社の国内動向
宇山 浩 大阪大学
森川 豊 あいち産業科学技術総合センター
伊藤雅子 あいち産業科学技術総合センター
後居洋介 第一工業製薬(株)
濱田仁美 東京家政大学
雲 浩靖 オンキヨー(株)
矢吹彰広 広島大学
藤田健一 京都大学
平山朋子 同志社大学
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【新春特集】セルロースナノファイバー実用化の最新動向
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特集にあたって
Introduction
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セルロースナノファイバーの機械加工と高圧ジェットミル処理の最新動向
Latest Trend of Machining of Cellulose Nanofibers and High Pressure Jet Milling
次世代の高機能性素材として期待されるセルロースナノファイバーの開発や実用化において,セルロースをナノサイズの太さに加工できる機械技術の発展は必要不可欠である。ここでは,機械加工の中でも,高圧ジェットミルで加工されるセルロースナノファイバーの特性とその応用について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. セルロースナノ加工品の分類と機械加工
3. 高圧ジェットミルによるセルロースナノファイバー加工と特徴
3.1 高圧ジェットミル
3.2 高圧ジェットミルによるセルロースナノファイバー加工
3.3 セルロースナノファイバーの粘度特性および分散安定性の向上について
4. セルロースナノファイバー透明膜および複合膜への応用
4.1 セルロースナノファイバー透明膜
4.2 透明複合膜
5. セルロースナノファイバーの表面処理およびフィルタへの応用
5.1 表面処理(撥水化)
5.2 表面処理(表面電位変化)セルロースナノファイバーを用いた花粉除去フィルタ
5.3 自由曲面フレネルの成形方法と留意点
6. 結び
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TEMPO酸化セルロースナノファイバーの開発と応用展開
Development and Application of TEMPO Oxidized Cellulose Nanofibers
第一工業製薬(株)では,TEMPO酸化セルロースナノファイバー(TOCNF)からなる水系増粘剤「レオクリスタ(R)」を製造販売している。TOCNF は高い増粘性,優れた乳化・分散安定性,高い擬塑性流動性など,ユニークな特徴を有している。本稿ではこれらの特徴の詳細や,水性ゲルインクボールペンへの実用化などの開発事例について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. セルロースの新たな利用方法,セルロースナノファイバー
2.1 CNFの調製方法
2.2 TEMPO酸化によるCNFの調製
3. 増粘剤としてのTEMPO酸化CNFの特徴
3.1 ネットワーク構造の形成
3.1.1 高い増粘性
3.1.2 乳化安定性
3.1.3 分散安定性
3.2 ネットワーク構造のせん断による破壊と再構築
3.2.1 スプレー可能でタレないゲル
3.3 皮膜形成能
3.3.1 微粒子の乾燥時の凝集抑制
3.3.2 ゲル状皮膜の形成
4. 開発状況と応用事例
4.1 水性ゲルインクボールペンのインクとしての実用化
5. おわりに
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セルロースナノファイバーを利用したテキスタイルの改質
Functionalization of Textiles with Cellulose Nanofibers
植物由来のセルロースナノファイバー(CNF)は,その極細形状に由来する全く新しい機能が期待され,様々な産業分野での応用研究が進んでいる。著者らは繊維産業の衣料分野でのCNFの活用に着目し,セルロース系繊維から成るテキスタイルに対してCNFを塗布することにより,その改質と新たな機能化を検討している。
【目次】
1. はじめに
2. 植物由来の繊維
3. セルロースナノファイバー(CNF)
4. CNFの調製法
5. CNFの応用研究
6. CNFのテキスタイルへの応用
6.1 織物・不織布へのCNF塗布による特性変化
6.2 TEMPO酸化処理布へのCNF塗布の効果
6.3 CNF塗布テキスタイルのインクジェット捺染適性
7. 最後に
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セルロースナノファイバーを使用した“スピーカー用振動板”の開発と製品化
Development and Commercialization of“ Speaker Diaphragm” Using Cellulose Nanofibers
セルロースナノファイバーを使用したスピーカー用振動板の開発に世界で初めて成功。セルロースナノファイバーの特徴は軽くて強いことであり,また,スピーカー用振動板にも軽くて強いことが求められている。セルロースナノファイバーをスピーカー振動板に適用した場合の効果等やそれらを用いて開発製品化したスピーカーやヘッドホンについて解説する。
【目次】
1. スピーカー用振動板とは
1.1 スピーカーの構造
1.2 スピーカー用振動板に求められるもの
2. セルロースナノファイバーのスピーカー用振動板への適応
3. 製品化
3.1 Onkyo SC-3(B)と振動板
3.2 Pioneer S-PM50 D,S-PM30 Dと振動板
3.3 ヘッドホンPioneer SE-MONITOR5と振動板
3.4 Onkyo桐スピーカーと振動板
4. 今後の展開
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CNFを用いた自己修復性防食コーティング
Development and Commercialization of“ Speaker Diaphragm” Using Cellulose Nanofibers
金属材料の腐食を防止するために,各種の塗料による防食コーティングが行われる。防食コーティングにおいては,欠陥が生じた場合に新たな防食皮膜が自然に形成する自己修復性が有効である。本稿では,疑似血管としてセルロースナノファイバー(CNF)および腐食抑制剤の吸脱着制御による自己修復性防食コーティングの開発について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 金属の腐食と防食コーティング
3. 自己修復性防食コーティングの構造
4. コーティングの評価方法
5. 自己修復性防食コーティングの開発
5.1 セルロースナノファイバーを用いた自己修復性防食コーティング
5.2 セルロースナノファイバーを用いた自己修復性防食コーティングにおける各種腐食抑制剤の影響
5.3 セルロースナノファイバーを用いた自己修復性防食コーティングにおけるコーティング内pHの影響
6. まとめ
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[ Material Report -R&D- ]
イリジウム錯体触媒を活用する効率的な有機ハイドライド水素貯蔵システム
Development of Efficient Hydrogen Storage System Based on Organic Hydride Technology Using Iridium Complexes as Catalyst
低炭素社会における理想的なエネルギー源として期待の大きい水素の利用拡大を図るために,安全で効率的な水素貯蔵法の開発が求められている。本稿では,著者らがこれまでに取り組んできた,有機ハイドライド水素貯蔵システムの開発に関する研究成果を紹介する。
【目次】
1. 背景
2. 機能性配位子を有するイリジウム錯体触媒による有機分子の脱水素化
3. テトラヒドロキナルジンを有機ハイドライドとする水素貯蔵システム
4. デカヒドロナフチリジン誘導体を有機ハイドライドとする水素貯蔵システム
5. ピペラジン誘導体を有機ハイドライドとする水素貯蔵システム
6. まとめ
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表面テクスチャリング技術の最新動向とトピックス(1)
表面テクスチャリングに期待される効果
Expectation for Performance Improvement of Sliding Surface by Surface Texturing
表面テクスチャリングは摺動面のトライボロジー特性を向上させる極めて有効な手法であり,国内外を問わず多くの研究がなされている。本稿では,特に流体潤滑下および弾性流体潤滑下におけるテクスチャの効果に焦点を当て,その潤滑特性の向上メカニズムの解説とともに近年の研究事例の紹介を行う。
【目次】
1. はじめに
2. 流体潤滑域におけるテクスチャの効果
3. 弾性流体潤滑域におけるテクスチャの効果
4. おわりに
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[ 機能材料マーケットデータ ]
紙・パルプ用化学薬品工業の市場動向
Strain-Induced On-Surface Synthesis for Fabrication of Functional Organic Molecules
製紙用薬剤は,紙・板紙の製造において様々な用途で用いられる。国内需要は紙・板紙の成熟市場に連動して縮小傾向にあるが,製紙用薬剤メーカー各社は,ニーズの高機能化に取り組むとともに,中国や東南アジア地域の発展をにらみ,同地域における市場展開・生産体制の強化を行っている。
【目次】
1. 概要
2. 紙・板紙需要動向
2.1 紙
2.2 板紙
3. 製紙パルプ需要動向
4. 古紙需要動向
5. 製紙用薬剤需要動向
5.1 主要薬剤の動向
5.1.1 製紙パルプ用薬品
5.1.2 古紙処理工程用薬剤
5.1.3 抄紙工程用薬剤
5.1.4 二次加工用薬品
5.1.5 その他
6. 製紙用薬剤メーカーの動向
6.1 国内メーカーの中国,東南アジア地域への進出
6.2 各社の国内動向
【著者一覧】
高松敦 セントラル硝子(株)
佐藤公一 日本特殊光学樹脂(株)
前田秀一 東海大学
黒田章裕 黒田総合技研(株)
新澤滋 MicroVision, Inc.
相部紀夫 (元)武田薬品工業(株)
三原雄司 東京都市大学
塩足亮隼 東京大学
中江隆博 京都大学
宇野英満 愛媛大学
坂口浩司 京都大学
杉本宜昭 東京大学
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【特集】車載ヘッドアップディスプレイ部材の最新動向
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フロントガラスを利用したヘッドアップディスプレイ
Head Up Displays for Windshield
高齢化による交通事故の防止や渋滞がなくスムーズで安全な交通社会の実現のために,自動車の運転支援システムがめまぐるしいスピードで進化している。そのひとつであるヘッドアップディスプレイの車載数が大幅に増えている。本稿ではフロントガラスに直接情報を投影するダイレクトタイプのヘッドアップディスプレイの歴史や現状を,ガラスメーカー開発者の立場から概説する。
【目次】
1. はじめに
2. 自動車用窓ガラスの基礎
2.1 自動車の窓ガラス
2.2 ガラス組成と板状ガラスの製造方法
2.3 自動車の窓ガラスの種類と加工
2.4 自動車用窓ガラスに求められる基本的特性
2.5 自動車の窓ガラスの変遷
3. 自動車用窓ガラスとヘッドアップディスプレイ
3.1 ヘッドアップディスプレイとは
3.2 ヘッドアップディスプレイの歴史
3.3 現在のヘッドアップディスプレイ
3.4 ヘッドアップディスプレイの今後と期待
4. おわりに
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フレネルレンズのHUD への応用と製造技術
Utilize Fresnel Lenses as a HUD Component
ヘッドアップディスプレイ(HUD)には歪み補正のため自由曲面形状を有する光学素子が用いられる。これらの光学素子は複雑な形状を有し,厚さや重量が嵩むという問題がある。本稿では問題解決のために,日本特殊光学樹脂の有するフレネルレンズ加工技術を応用して,自由曲面フレネルによるHUD用光学部材の薄型,軽量化を提案し,製造時における留意点などを述べる。
【目次】
1. はじめに
2. フレネルレンズについて
3. フレネルレンズのHUDへの応用
4. 自由曲面レンズ・ミラーのフレネル化
5. 自由曲面フレネルの設計と製造技術
5.1 自由曲面フレネルの設計
5.2 自由曲面フレネルの金型製造と留意点
5.3 自由曲面フレネルの成形方法と留意点
6. ハーフミラー成膜と同一屈折率樹脂での封止技術
7. さいごに
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シースルータイプの光散乱制御型HUD
See-Through Type HUD Based on Light Scattering
従来,HUDにはハーフミラーが多用されているが,ハーフミラーには,光の透過率が低い,用いている金属によっては,色が変化してしまうなどの問題があった。我々は,シースルータイプに着目し,光学原理を光の反射ではなく,酸化亜鉛系ナノ粒子を用いたミー散乱を用いることで,これらの問題を解決した。
【目次】
1. はじめに
2. ナノ粒子の屈折率とシースルー,視認性との関係
2.1 ナノ粒子の屈折率とシースルー,視認性との関係
2.2 材料
2.3 塗工溶液の作成
2.4 塗工
2.5 分光分布測定
2.6 試験系1
2.7 試験系2
2.8 レーザーを用いた散乱形態の評価
3. 結果および考察
3.1 分光分布測定
3.2 HUDの特性評価(ほぼ真下からの画像投影)
3.3 HUDの特性評価(斜めからの画像投影)
3.4 レーザーを用いた散乱形態の評価
4. おわりに
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レーザービームスキャン技術
Laser Beam Scanning Technology
レーザーを光源とするディスプレイは従来から提唱され実用化されてきたが,近年半導体レーザーの発展に伴い小型で高性能なレーザービームスキャナが実用化され,その特徴を活かしたポケッタブルなプロジェクタやプロジェクタを内蔵したスマートフォンなどが商品化されている。又,車載用ヘッドアップディスプレイ(HUD)やヘッドマウントディスプレイ(HMD)の新しい光源としても検討されている。本稿ではこのレーザービームスキャナの原理と特徴について解説し,HUDへの応用について述べる。
【目次】
1. レーザービームスキャン方式
1.1 MEMSマイクロミラー
1.2 レーザー光源
1.3 LBS方式プロジェクタ
2. 車載用ヘッドアップディスプレイ(HUD)
2.1 LBS方式HUD
3. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
化学吸着に及ぼす活性炭表面酸化物の効果
Effect of Carbon-Oxygen Surface Complexes on Chemical Adsorption by Activated Carbon
活性炭は,医薬品,食品,化学品工場での脱色・分離・精製・回収,公共施設での脱臭・水処理,また,フィルター,浄水器など,非常に広範囲の分野に使用されている。これら用途における活性炭の性能は,その形状,細孔などの物理的特性による物理吸着機能とその表面の化学的特性に基づく化学吸着機能に左右され,後者について活性炭の表面錯化合物,特に表面酸化物の挙動を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 酸化剤による活性炭の酸化現象
3. 高度浄水処理場における活性炭の液相オゾン酸化
3.1 高度浄水処理場使用炭による放射性金属の吸着・除去
3.2 高度浄水処理場使用炭によるリチウムの吸着・回収
4. オゾン酸化活性炭による重金属の吸着
5. 酸化活性炭によるアルデヒドの吸着
6. 酸化活性炭の電極性能
7. 硝酸酸化による貴金属担持活性炭触媒の高性能化
8. 酸化活性炭による窒素酸化物および硫黄酸化物の除去
9. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
エンジンの摺動部材料(ピストン系,軸受)について
Materials of Engine Sliding Parts (Piston, Piston-Ring and Plain Bearing)
摩擦の低減と摩耗低減や耐焼付き性を両立できるトライボロジー技術はエンジンにおいて重要なテクノロジーとなっている。本稿ではエンジンを支える主要部品であるピストン,ピストンリング及び軸受の材料について,一般的な材料やその成分及びこれらの材料に加えて摺動特性や熱効率を向上させる代表的な表面処理について述べた。
【目次】
1. はじめに
2. エンジン摺動部の環境
3. エンジン軸受
3.1 すべり軸受に要求される特性
3.2 すべり軸受の構造と材料
3.3 固体潤滑剤の改良による機能向上の例
4. ピストンリング
4.1 機能
4.2 材料及び機械的特性
5. ピストン
5.1 機能
5.2 材料及び機械的特性
5.3 摩擦低減を目指す表面コーティングの技術(MoS2樹脂コーティング)
5.4 摩擦低減を目指すその他の表面コーティング技術
5.5 WPC処理
6. 熱損失低減を目的とした表面処理
7. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
機能性有機分子創成のための分子ひずみを駆使した表面合成法
Strain-Induced On-Surface Synthesis for Fabrication of Functional Organic Molecules
本稿では,「バネ」型の多環芳香族炭化水素を金属表面上に置くことで変型させ,そのとき生じた歪みエネルギーを使って前例の無い炭素骨格組み換えを実現した「新型の表面合成法」について紹介する。また,その生成物の構造決定や反応効率の評価に用いた,分子内部の炭素骨格を可視化できる超高分解能原子間力顕微鏡について概説する。
【目次】
1. はじめに
2. ナノ炭素材料を産み出すための表面合成法
3. 原子間力顕微鏡による分子骨格イメージング
4. 分子歪みがもたらす「新型の表面合成法」
4.1 バネ型PAHの表面反応と構造決定
4.2 構造歪みと転位反応の相関の解明
4.3 観測された表面反応は,極めて異例の転位反応である!
5. おわりに
高松敦 セントラル硝子(株)
佐藤公一 日本特殊光学樹脂(株)
前田秀一 東海大学
黒田章裕 黒田総合技研(株)
新澤滋 MicroVision, Inc.
相部紀夫 (元)武田薬品工業(株)
三原雄司 東京都市大学
塩足亮隼 東京大学
中江隆博 京都大学
宇野英満 愛媛大学
坂口浩司 京都大学
杉本宜昭 東京大学
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【特集】車載ヘッドアップディスプレイ部材の最新動向
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フロントガラスを利用したヘッドアップディスプレイ
Head Up Displays for Windshield
高齢化による交通事故の防止や渋滞がなくスムーズで安全な交通社会の実現のために,自動車の運転支援システムがめまぐるしいスピードで進化している。そのひとつであるヘッドアップディスプレイの車載数が大幅に増えている。本稿ではフロントガラスに直接情報を投影するダイレクトタイプのヘッドアップディスプレイの歴史や現状を,ガラスメーカー開発者の立場から概説する。
【目次】
1. はじめに
2. 自動車用窓ガラスの基礎
2.1 自動車の窓ガラス
2.2 ガラス組成と板状ガラスの製造方法
2.3 自動車の窓ガラスの種類と加工
2.4 自動車用窓ガラスに求められる基本的特性
2.5 自動車の窓ガラスの変遷
3. 自動車用窓ガラスとヘッドアップディスプレイ
3.1 ヘッドアップディスプレイとは
3.2 ヘッドアップディスプレイの歴史
3.3 現在のヘッドアップディスプレイ
3.4 ヘッドアップディスプレイの今後と期待
4. おわりに
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フレネルレンズのHUD への応用と製造技術
Utilize Fresnel Lenses as a HUD Component
ヘッドアップディスプレイ(HUD)には歪み補正のため自由曲面形状を有する光学素子が用いられる。これらの光学素子は複雑な形状を有し,厚さや重量が嵩むという問題がある。本稿では問題解決のために,日本特殊光学樹脂の有するフレネルレンズ加工技術を応用して,自由曲面フレネルによるHUD用光学部材の薄型,軽量化を提案し,製造時における留意点などを述べる。
【目次】
1. はじめに
2. フレネルレンズについて
3. フレネルレンズのHUDへの応用
4. 自由曲面レンズ・ミラーのフレネル化
5. 自由曲面フレネルの設計と製造技術
5.1 自由曲面フレネルの設計
5.2 自由曲面フレネルの金型製造と留意点
5.3 自由曲面フレネルの成形方法と留意点
6. ハーフミラー成膜と同一屈折率樹脂での封止技術
7. さいごに
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シースルータイプの光散乱制御型HUD
See-Through Type HUD Based on Light Scattering
従来,HUDにはハーフミラーが多用されているが,ハーフミラーには,光の透過率が低い,用いている金属によっては,色が変化してしまうなどの問題があった。我々は,シースルータイプに着目し,光学原理を光の反射ではなく,酸化亜鉛系ナノ粒子を用いたミー散乱を用いることで,これらの問題を解決した。
【目次】
1. はじめに
2. ナノ粒子の屈折率とシースルー,視認性との関係
2.1 ナノ粒子の屈折率とシースルー,視認性との関係
2.2 材料
2.3 塗工溶液の作成
2.4 塗工
2.5 分光分布測定
2.6 試験系1
2.7 試験系2
2.8 レーザーを用いた散乱形態の評価
3. 結果および考察
3.1 分光分布測定
3.2 HUDの特性評価(ほぼ真下からの画像投影)
3.3 HUDの特性評価(斜めからの画像投影)
3.4 レーザーを用いた散乱形態の評価
4. おわりに
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レーザービームスキャン技術
Laser Beam Scanning Technology
レーザーを光源とするディスプレイは従来から提唱され実用化されてきたが,近年半導体レーザーの発展に伴い小型で高性能なレーザービームスキャナが実用化され,その特徴を活かしたポケッタブルなプロジェクタやプロジェクタを内蔵したスマートフォンなどが商品化されている。又,車載用ヘッドアップディスプレイ(HUD)やヘッドマウントディスプレイ(HMD)の新しい光源としても検討されている。本稿ではこのレーザービームスキャナの原理と特徴について解説し,HUDへの応用について述べる。
【目次】
1. レーザービームスキャン方式
1.1 MEMSマイクロミラー
1.2 レーザー光源
1.3 LBS方式プロジェクタ
2. 車載用ヘッドアップディスプレイ(HUD)
2.1 LBS方式HUD
3. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
化学吸着に及ぼす活性炭表面酸化物の効果
Effect of Carbon-Oxygen Surface Complexes on Chemical Adsorption by Activated Carbon
活性炭は,医薬品,食品,化学品工場での脱色・分離・精製・回収,公共施設での脱臭・水処理,また,フィルター,浄水器など,非常に広範囲の分野に使用されている。これら用途における活性炭の性能は,その形状,細孔などの物理的特性による物理吸着機能とその表面の化学的特性に基づく化学吸着機能に左右され,後者について活性炭の表面錯化合物,特に表面酸化物の挙動を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 酸化剤による活性炭の酸化現象
3. 高度浄水処理場における活性炭の液相オゾン酸化
3.1 高度浄水処理場使用炭による放射性金属の吸着・除去
3.2 高度浄水処理場使用炭によるリチウムの吸着・回収
4. オゾン酸化活性炭による重金属の吸着
5. 酸化活性炭によるアルデヒドの吸着
6. 酸化活性炭の電極性能
7. 硝酸酸化による貴金属担持活性炭触媒の高性能化
8. 酸化活性炭による窒素酸化物および硫黄酸化物の除去
9. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
エンジンの摺動部材料(ピストン系,軸受)について
Materials of Engine Sliding Parts (Piston, Piston-Ring and Plain Bearing)
摩擦の低減と摩耗低減や耐焼付き性を両立できるトライボロジー技術はエンジンにおいて重要なテクノロジーとなっている。本稿ではエンジンを支える主要部品であるピストン,ピストンリング及び軸受の材料について,一般的な材料やその成分及びこれらの材料に加えて摺動特性や熱効率を向上させる代表的な表面処理について述べた。
【目次】
1. はじめに
2. エンジン摺動部の環境
3. エンジン軸受
3.1 すべり軸受に要求される特性
3.2 すべり軸受の構造と材料
3.3 固体潤滑剤の改良による機能向上の例
4. ピストンリング
4.1 機能
4.2 材料及び機械的特性
5. ピストン
5.1 機能
5.2 材料及び機械的特性
5.3 摩擦低減を目指す表面コーティングの技術(MoS2樹脂コーティング)
5.4 摩擦低減を目指すその他の表面コーティング技術
5.5 WPC処理
6. 熱損失低減を目的とした表面処理
7. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
機能性有機分子創成のための分子ひずみを駆使した表面合成法
Strain-Induced On-Surface Synthesis for Fabrication of Functional Organic Molecules
本稿では,「バネ」型の多環芳香族炭化水素を金属表面上に置くことで変型させ,そのとき生じた歪みエネルギーを使って前例の無い炭素骨格組み換えを実現した「新型の表面合成法」について紹介する。また,その生成物の構造決定や反応効率の評価に用いた,分子内部の炭素骨格を可視化できる超高分解能原子間力顕微鏡について概説する。
【目次】
1. はじめに
2. ナノ炭素材料を産み出すための表面合成法
3. 原子間力顕微鏡による分子骨格イメージング
4. 分子歪みがもたらす「新型の表面合成法」
4.1 バネ型PAHの表面反応と構造決定
4.2 構造歪みと転位反応の相関の解明
4.3 観測された表面反応は,極めて異例の転位反応である!
5. おわりに
【著者一覧】
萩原良道 京都工芸繊維大学
小方 聡 首都大学東京
大保忠司 (株)荏原製作所
能見基彦 (株)荏原製作所
大塚雅生 シャープ(株)
公文ゆい シャープ(株)
麓 耕二 青山学院大学
石川将次 京都工芸繊維大学
米澤 翔 京都工芸繊維大学
山中拓己 (株)コベルコ科研
福井智宏 京都工芸繊維大学
森西晃嗣 京都工芸繊維大学
長谷川丈二 九州大学
野田浩章 (国研)産業技術総合研究所
合田英生 荒川化学工業㈱
明渡 純 (国研)産業技術総合研究所
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【特集】生物から着想を得た流体制御の最新研究
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特集にあたって
Drag Reduction by Ager Gels
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寒天ゲルを利用した流れの抵抗低減
Metalic Materials
寒天ゲル壁を利用することで,圧力損失や摩擦抵抗の低減が可能であることを明らかにした。本研究では,矩形管流れ,一様流中に置かれた平板周りの流れ,染み込み深さ測定などの一連の実験結果より,寒天ゲル壁の抵抗低減効果はゲル濃度に大きく依存し,寒天ゲルの濃度が低いほど抵抗低減量が増加することが示された。
【目次】
1. はじめに
2. 装置および方法
2.1 供試寒天ゲル壁
2.2 矩形流路実験装置
2.3 流路高さ測定
2.4 染み込み深さ測定
2.5 抗力測定
3. 実験結果および考察
3.1 圧力損失測定結果
3.2 染み込み深さ測定結果
3.3 抗力測定結果
3.4 低減メカニズムの考察
4. おわりに
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生物から着想を得た家電製品の価値創造
Value Creation of Home Appliances by Biomimetics
生物から着想を得るバイオミメティクス研究が注目を集めており,様々な産業分野において応用が進みつつある。シャープ㈱(以下,当社)はこれをネイチャーテクノロジーと称して積極的に取組み,2017年8月現在で既に22種類のネイチャーテクノロジーの実用化に成功,26品目の家電商品に適用し,商品の価値向上や新たな価値創造を実現している。このように当社は「自然に学ぶ」という方法論を駆使し,様々な商品の価値向上や新たな価値創造に取り組んでいる。ここではこれらのうち,アホウドリ・イヌワシの翼を応用したエアコン室外機,トンボの翅を応用したエアコン室内機,イルカの尾びれ・表皮しわを応用した洗濯機,蝶の翅を応用した扇風機を取り上げ解説する。
【目次】
1. エアコン室外機に鳥を応用
1.1 用いた鳥の翼の特徴と効果
1.1.1 アホウドリの翼平面形を応用
1.1.2 イヌワシの翼平面形を応用
1.1.3 小翼羽により剥離を防止
1.2 製品の性能革新
1.3 性能革新のメカニズム
2. エアコン室内機にトンボを応用
2.1 用いたトンボの翅の特徴と効果
2.1.1 トンボの翅の断面形を応用
2.1.2 用いるのが困難な航空機翼型
2.1.3 トンボの翅の断面形を航空機翼型に融合した新概念の翼断面形状により二律背反を打破
2.2 製品の性能革新
2.3 性能革新のメカニズム
3. 縦型洗濯機にイルカを応用
3.1 用いたイルカの尾びれ・表皮しわの特徴と効果
3.1.1 イルカの尾びれを応用
3.1.2 イルカの表皮しわを応用
3.2 製品の性能革新
4. 扇風機に蝶を応用
4.1 用いた蝶の翅の特徴と効果
4.1.1 効率と快適性の間のトレードオフ解消
4.1.2 拡散性・直進性(収束性)に関するニーズ
4.2 製品の性能革新と物理現象の間のジレンマ解消
5. その他の生物模倣技術の事例紹介
5.1 ネコ科動物の舌の表面構造応用サイクロンゴミ圧縮ブレード技術
5.1.1 ネコの舌の表面構造を応用
5.2 ペンギンの翼/円環状魚群応用炊飯器撹拌ブレード技術
5.2.1 ペンギンの後退翼を応用
5.2.2 円環状魚群の習性を応用
5.3 アマツバメの翼の平面形応用ドライヤー用ファン技術
5.3.1 アマツバメの翼の平面形を応用
5.4 ひまわりの種の配列(フィボナッチ)応用洗浄促進突起技術
5.4.1 ひまわりの種のフィボナッチ配列を応用
6. おわりに
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生物の組織形状に由来する微小空間用熱交換器に関する基礎的研究
Fundamental Study on Micro Heat Exchanger Derived from Organism
生物の組織形状に由来する微小空間用小型熱交換器に関して,2つ研究課題「魚の鰓(エラ)形状に由来する狭隘空間用高効率熱交換器に関する基礎的研究」,および「赤血球の血管内ずり流動に由来する高効率物質熱輸送システムに関する基礎的研究」について研究背景および取り組み状況について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 魚の鰓(エラ)形状に由来する狭隘空間用高効率熱交換器に関する基礎的研究
3. 赤血球の血管内ずり流動に由来する高効率熱・物質熱輸送システムに関する基礎的研究
3.1 吸水性ポリマーについて
3.2 アルギン酸カルシウムビーズについて
4. まとめと今後の展望
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冬ガレイから着想を得た微細流路内氷スラリー流の氷成長・融解の制御
Control for the Growth and Melt of Ice Particles of Ice Slurry Flow in Mini Channels Inspired from Winter Flounder
寒冷地に生息している魚類,昆虫,植物,菌類,バクテリアなどの生物の一部には,氷点下の環境において,これらの生物が自らの細胞の凍結により死滅しないように,氷の成長を抑制する働きを持つ物質を有している。この物質の代表例が,不凍タンパク(Antifreeze Protein:以下AFPと略す)である。以下では,寒冷地に生息する冬ガレイから抽出される不凍タンパク質であるHPLC6,HPLC6の一部を基に合成されたポリペプチドを用いた微細流路内氷スラリー流の氷成長・融解に関する研究の一部を紹介する。
【目次】
1. 研究背景
2. 研究目的
3. 研究方法
3.1 観察装置
3.2 氷スラリー生成装置
3.3 柔軟触覚センサ活用案
3.4 オリジナルセンサモジュール
4. 氷粒子融解へのHPLC6の影響
4.1 速度計測
4.1.1 計測手法
4.1.2 氷スラリー流の速度計測結果
4.1.3 氷粒子塊の移動速度へのHPLC6の影響
4.2 濃度計測
4.2.1 計測手法
4.2.2 計測結果
5. 氷粒子融解へのポリペプチドの影響
5.1 静止水溶液中の氷粒子の観察
5.2 静止水溶液中の氷粒子計測
5.3 水溶液流中の氷粒子計測
6. おわりに
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イルカの表皮から着想を得た波状面による乱流摩擦抵抗低減
The Reduction of Turbulent Friction Drag by Wavy Surfaces Inspired from Dolphins’ Skin
イルカの皮膚の変形が皮膚近傍の乱流水流の構造を変えること,変形した皮膚を模擬する波状プレートを用いた実験により摩擦抗力や圧力抗力増加は二次元波状面の結果より下回ること,波状面の硬度や表面性状が抗力に影響を与えることを示した。さらに,皮膚のはがれや柔軟性についても結果を紹介した。
【目次】
1. はじめに
2. 圧力抵抗
3. 摩擦抵抗
3.1 イルカの皮膚
3.2 皮膚の剥がれ
3.3 柔軟壁
3.4 二次元波状面
3.5 有限幅の固体波状面
3.6 硬度の異なる波状面
3.7 微細溝を有する波状面
4. おわりに
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小型飛翔機械の開発に向けたトンボの空力制御研究
An Evaluation of Dragonfly’s Aerodynamic Force for the Development of Flapping Micro Air Vehicles
羽ばたき型の小型飛翔機械(MAV)の開発には,飛翔昆虫の空力特性評価が不可欠である。特にトンボはホバリング,急加速,急旋回など優れた機動力を実現しており,そのメカニズムを解明することは,優れたMAV開発へ繋がる可能性が高い。本稿ではトンボの空力に着目した数値解析によるアプローチを紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. トンボの空力計算モデル構築
2.1 数値流体力学(CFD)
2.2 空力計算モデルのモデル形状
2.3 空力計算モデルのメッシュ
2.4 使用する計算スキーム
3. 飛行条件と評価結果
3.1 飛行条件
3.2 ピッチング運動が空気流動に与える影響
3.3 前後翅位相差が空力に与える影響
4. まとめ
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[ Material Report -R&D- ]
固くて柔軟な多孔質高分子材料
Highly Stiff and Flexible Porous Polymer Monoliths
多孔質材料は,概して「固くて脆い」か「ソフトで柔軟」のいずれかである。しかし,高分子ネットワーク構造と細孔構造の両方を制御することにより,「固くて柔軟」な低密度材料を作製することができる。本稿では,一般的な高分子材料であるフェノール樹脂系の,固くて柔軟な多孔質材料の開発とそれらの衝撃(力学エネルギー)吸収能について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 多孔質フェノール樹脂の細孔構造制御
3. 多孔質フェノール樹脂の力学特性
4. 多孔質フェノール樹脂の柔軟性発現機構
5. 多孔質フェノール樹脂の力学エネルギー吸収
6. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
AD法を用いた樹脂基材上へのハードセラミックコート―部材軽量化,高機能化への挑戦―
Hard Ceramic Coating on Plastic Substrate by Aerosol Deposition Method -Challenge for Elements with High Function and Weight Reduction-
プラスチック基材の上に,中間層として荒川化学の有機無機ハイブリッド膜を形成した後,AD法によりセラミック膜を形成することにより,バルクのセラミックスに等しい表面性能を持つプラスチックができる。プラスチック基材の表面硬度,耐摩擦性はガラス並みに向上した。また,得られたセラミック膜は透明性と緻密性に優れ,セラミック/プラスチック積層体は実用レベルの密着性も示した。筆者らはこのプラスチック基材上への新規なセラミックコーティング法を自動車,家電,電子端末機器など様々な業界に実用化を目指し提案していく。
【目次】
1. はじめに
2. エアロゾルデポジション法によるセラミックコーティング技術
3. 有機無機ハイブリッド膜の効果
4. 有機無機ハイブリッド膜とAD法セラミックコーティングの融合によるプラスチック基材上への積層構造形成
5. 多層積層構造の特性
6. まとめ
7. 今後の予定
萩原良道 京都工芸繊維大学
小方 聡 首都大学東京
大保忠司 (株)荏原製作所
能見基彦 (株)荏原製作所
大塚雅生 シャープ(株)
公文ゆい シャープ(株)
麓 耕二 青山学院大学
石川将次 京都工芸繊維大学
米澤 翔 京都工芸繊維大学
山中拓己 (株)コベルコ科研
福井智宏 京都工芸繊維大学
森西晃嗣 京都工芸繊維大学
長谷川丈二 九州大学
野田浩章 (国研)産業技術総合研究所
合田英生 荒川化学工業㈱
明渡 純 (国研)産業技術総合研究所
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【特集】生物から着想を得た流体制御の最新研究
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特集にあたって
Drag Reduction by Ager Gels
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寒天ゲルを利用した流れの抵抗低減
Metalic Materials
寒天ゲル壁を利用することで,圧力損失や摩擦抵抗の低減が可能であることを明らかにした。本研究では,矩形管流れ,一様流中に置かれた平板周りの流れ,染み込み深さ測定などの一連の実験結果より,寒天ゲル壁の抵抗低減効果はゲル濃度に大きく依存し,寒天ゲルの濃度が低いほど抵抗低減量が増加することが示された。
【目次】
1. はじめに
2. 装置および方法
2.1 供試寒天ゲル壁
2.2 矩形流路実験装置
2.3 流路高さ測定
2.4 染み込み深さ測定
2.5 抗力測定
3. 実験結果および考察
3.1 圧力損失測定結果
3.2 染み込み深さ測定結果
3.3 抗力測定結果
3.4 低減メカニズムの考察
4. おわりに
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生物から着想を得た家電製品の価値創造
Value Creation of Home Appliances by Biomimetics
生物から着想を得るバイオミメティクス研究が注目を集めており,様々な産業分野において応用が進みつつある。シャープ㈱(以下,当社)はこれをネイチャーテクノロジーと称して積極的に取組み,2017年8月現在で既に22種類のネイチャーテクノロジーの実用化に成功,26品目の家電商品に適用し,商品の価値向上や新たな価値創造を実現している。このように当社は「自然に学ぶ」という方法論を駆使し,様々な商品の価値向上や新たな価値創造に取り組んでいる。ここではこれらのうち,アホウドリ・イヌワシの翼を応用したエアコン室外機,トンボの翅を応用したエアコン室内機,イルカの尾びれ・表皮しわを応用した洗濯機,蝶の翅を応用した扇風機を取り上げ解説する。
【目次】
1. エアコン室外機に鳥を応用
1.1 用いた鳥の翼の特徴と効果
1.1.1 アホウドリの翼平面形を応用
1.1.2 イヌワシの翼平面形を応用
1.1.3 小翼羽により剥離を防止
1.2 製品の性能革新
1.3 性能革新のメカニズム
2. エアコン室内機にトンボを応用
2.1 用いたトンボの翅の特徴と効果
2.1.1 トンボの翅の断面形を応用
2.1.2 用いるのが困難な航空機翼型
2.1.3 トンボの翅の断面形を航空機翼型に融合した新概念の翼断面形状により二律背反を打破
2.2 製品の性能革新
2.3 性能革新のメカニズム
3. 縦型洗濯機にイルカを応用
3.1 用いたイルカの尾びれ・表皮しわの特徴と効果
3.1.1 イルカの尾びれを応用
3.1.2 イルカの表皮しわを応用
3.2 製品の性能革新
4. 扇風機に蝶を応用
4.1 用いた蝶の翅の特徴と効果
4.1.1 効率と快適性の間のトレードオフ解消
4.1.2 拡散性・直進性(収束性)に関するニーズ
4.2 製品の性能革新と物理現象の間のジレンマ解消
5. その他の生物模倣技術の事例紹介
5.1 ネコ科動物の舌の表面構造応用サイクロンゴミ圧縮ブレード技術
5.1.1 ネコの舌の表面構造を応用
5.2 ペンギンの翼/円環状魚群応用炊飯器撹拌ブレード技術
5.2.1 ペンギンの後退翼を応用
5.2.2 円環状魚群の習性を応用
5.3 アマツバメの翼の平面形応用ドライヤー用ファン技術
5.3.1 アマツバメの翼の平面形を応用
5.4 ひまわりの種の配列(フィボナッチ)応用洗浄促進突起技術
5.4.1 ひまわりの種のフィボナッチ配列を応用
6. おわりに
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生物の組織形状に由来する微小空間用熱交換器に関する基礎的研究
Fundamental Study on Micro Heat Exchanger Derived from Organism
生物の組織形状に由来する微小空間用小型熱交換器に関して,2つ研究課題「魚の鰓(エラ)形状に由来する狭隘空間用高効率熱交換器に関する基礎的研究」,および「赤血球の血管内ずり流動に由来する高効率物質熱輸送システムに関する基礎的研究」について研究背景および取り組み状況について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 魚の鰓(エラ)形状に由来する狭隘空間用高効率熱交換器に関する基礎的研究
3. 赤血球の血管内ずり流動に由来する高効率熱・物質熱輸送システムに関する基礎的研究
3.1 吸水性ポリマーについて
3.2 アルギン酸カルシウムビーズについて
4. まとめと今後の展望
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冬ガレイから着想を得た微細流路内氷スラリー流の氷成長・融解の制御
Control for the Growth and Melt of Ice Particles of Ice Slurry Flow in Mini Channels Inspired from Winter Flounder
寒冷地に生息している魚類,昆虫,植物,菌類,バクテリアなどの生物の一部には,氷点下の環境において,これらの生物が自らの細胞の凍結により死滅しないように,氷の成長を抑制する働きを持つ物質を有している。この物質の代表例が,不凍タンパク(Antifreeze Protein:以下AFPと略す)である。以下では,寒冷地に生息する冬ガレイから抽出される不凍タンパク質であるHPLC6,HPLC6の一部を基に合成されたポリペプチドを用いた微細流路内氷スラリー流の氷成長・融解に関する研究の一部を紹介する。
【目次】
1. 研究背景
2. 研究目的
3. 研究方法
3.1 観察装置
3.2 氷スラリー生成装置
3.3 柔軟触覚センサ活用案
3.4 オリジナルセンサモジュール
4. 氷粒子融解へのHPLC6の影響
4.1 速度計測
4.1.1 計測手法
4.1.2 氷スラリー流の速度計測結果
4.1.3 氷粒子塊の移動速度へのHPLC6の影響
4.2 濃度計測
4.2.1 計測手法
4.2.2 計測結果
5. 氷粒子融解へのポリペプチドの影響
5.1 静止水溶液中の氷粒子の観察
5.2 静止水溶液中の氷粒子計測
5.3 水溶液流中の氷粒子計測
6. おわりに
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イルカの表皮から着想を得た波状面による乱流摩擦抵抗低減
The Reduction of Turbulent Friction Drag by Wavy Surfaces Inspired from Dolphins’ Skin
イルカの皮膚の変形が皮膚近傍の乱流水流の構造を変えること,変形した皮膚を模擬する波状プレートを用いた実験により摩擦抗力や圧力抗力増加は二次元波状面の結果より下回ること,波状面の硬度や表面性状が抗力に影響を与えることを示した。さらに,皮膚のはがれや柔軟性についても結果を紹介した。
【目次】
1. はじめに
2. 圧力抵抗
3. 摩擦抵抗
3.1 イルカの皮膚
3.2 皮膚の剥がれ
3.3 柔軟壁
3.4 二次元波状面
3.5 有限幅の固体波状面
3.6 硬度の異なる波状面
3.7 微細溝を有する波状面
4. おわりに
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小型飛翔機械の開発に向けたトンボの空力制御研究
An Evaluation of Dragonfly’s Aerodynamic Force for the Development of Flapping Micro Air Vehicles
羽ばたき型の小型飛翔機械(MAV)の開発には,飛翔昆虫の空力特性評価が不可欠である。特にトンボはホバリング,急加速,急旋回など優れた機動力を実現しており,そのメカニズムを解明することは,優れたMAV開発へ繋がる可能性が高い。本稿ではトンボの空力に着目した数値解析によるアプローチを紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. トンボの空力計算モデル構築
2.1 数値流体力学(CFD)
2.2 空力計算モデルのモデル形状
2.3 空力計算モデルのメッシュ
2.4 使用する計算スキーム
3. 飛行条件と評価結果
3.1 飛行条件
3.2 ピッチング運動が空気流動に与える影響
3.3 前後翅位相差が空力に与える影響
4. まとめ
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[ Material Report -R&D- ]
固くて柔軟な多孔質高分子材料
Highly Stiff and Flexible Porous Polymer Monoliths
多孔質材料は,概して「固くて脆い」か「ソフトで柔軟」のいずれかである。しかし,高分子ネットワーク構造と細孔構造の両方を制御することにより,「固くて柔軟」な低密度材料を作製することができる。本稿では,一般的な高分子材料であるフェノール樹脂系の,固くて柔軟な多孔質材料の開発とそれらの衝撃(力学エネルギー)吸収能について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 多孔質フェノール樹脂の細孔構造制御
3. 多孔質フェノール樹脂の力学特性
4. 多孔質フェノール樹脂の柔軟性発現機構
5. 多孔質フェノール樹脂の力学エネルギー吸収
6. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
AD法を用いた樹脂基材上へのハードセラミックコート―部材軽量化,高機能化への挑戦―
Hard Ceramic Coating on Plastic Substrate by Aerosol Deposition Method -Challenge for Elements with High Function and Weight Reduction-
プラスチック基材の上に,中間層として荒川化学の有機無機ハイブリッド膜を形成した後,AD法によりセラミック膜を形成することにより,バルクのセラミックスに等しい表面性能を持つプラスチックができる。プラスチック基材の表面硬度,耐摩擦性はガラス並みに向上した。また,得られたセラミック膜は透明性と緻密性に優れ,セラミック/プラスチック積層体は実用レベルの密着性も示した。筆者らはこのプラスチック基材上への新規なセラミックコーティング法を自動車,家電,電子端末機器など様々な業界に実用化を目指し提案していく。
【目次】
1. はじめに
2. エアロゾルデポジション法によるセラミックコーティング技術
3. 有機無機ハイブリッド膜の効果
4. 有機無機ハイブリッド膜とAD法セラミックコーティングの融合によるプラスチック基材上への積層構造形成
5. 多層積層構造の特性
6. まとめ
7. 今後の予定
【著者一覧】
梅原 徳次 名古屋大学
佐々木信也 東京理科大学
竹市 嘉紀 豊橋技術科学大学
川口 雅弘 (地独)東京都立産業技術研究センター
丸山 尚哉 タッチエンス(株)
大嶋 英司 カンタツ(株)
染川 英俊 (国研)物質・材料研究機構
梶原 鳴雪 名古屋大学
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【特集】最新トライボマテリアル
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トライボマテリアルの最新動向
New Research Trend in Tribo-Materials
自動車や航空機などの高性能化が進むにつれて軸受における面圧,すべり速度及び温度の摩擦条件が過酷になり,境界潤滑あるいは無潤滑下での低摩擦・耐摩耗が実現可能な新しいトライボマテリアルの開発研究が進められている。カーボン系硬質膜の研究動向としては,①厚膜化,②耐熱性の向上,③耐摩耗性の向上(なじみ性の促進,強じん化)を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. DLC膜およびCNx膜の厚膜化
3. ボロン含有CNx膜による耐熱性の向上
4. 非晶質窒化炭素膜(a-CNx膜)による低摩擦・耐摩耗性の向上
4.1 イオンビーム支援蒸着法によるa-CNx膜の成膜とトライボロジー特性
4.2 イオンビーム支援フィルタードアーク法によるa-CNx膜の成膜とトライボロジー特性
5. 摩擦時における潤滑油からのカーボン系膜の生成
6. まとめ
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金属系材料の動向
Metalic Materials
摺動面の大半は金属系材料からなる。これまでの性能改善の長い歴史から目立った進歩は見られないものの,鉛フリー化に代表される使用元素の制限や使用環境の苛酷化によって,新たなブレークスルーが求められている。ただし,材料のみでの改善には限界もあるため,表面テクスチャとの組み合わせなど複合化による機能付与と性能向上が今後の重要課題である。
【目次】
1. はじめに
2. 金属系摺動材料に求められる性質
3. 主な金属系摺動材料
3.1 すべり軸受
3.2 転がり軸受材料
3.3 被覆材料
4. 金属系摺動材料の技術動向
4.1 材料開発
4.2 マルチスケール・テクスチャリング
5. おわりに
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樹脂系トライボマテリアルの動向
Trends of Resin Tribo-Materials
樹脂材料は金属材料やセラミックと比較して軽量性や成形性に優れ,広い工業分野での利用が進んでいる。しゅう動面に用いるトライボ材料としては,これらの優れた特性に合わせ,多くの樹脂材料が有する自己潤滑性が利点となる。しかし,機械的強度や耐摩耗性では従来材料に劣ることも多く,これらを改善すべく様々な研究がなされている。
【目次】
1. はじめに
2. トライボマテリアルとしての樹脂材料
2.1 プラスチックの基本的な構造と特性への影響
2.2 工業的に見たプラスチックの分類
2.3 トライボマテリアルとして利用されるプラスチック
2.3.1 PTFE
2.3.2 PEEK
2.3.3 POM
2.3.4 UHMWPE
2.3.5 PA
2.3.6 PAI
2.3.7 PF
3. 国内の樹脂材料のトライボロジー研究事例
3.1 研究動向
3.2 基礎的研究の事例
3.3 実用的研究の事例
4. 海外の樹脂材料のトライボロジー研究事例
5. おわりに
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表面改質の動向
Surface Modification and Treatment for Tribology -Trends in Science and Technology-
近年の表面改質は目覚ましい発展を遂げており,日本において大きな産業市場を形成している。本解説では,トライボロジー特性に関わる表面改質の動向について概説しつつ,注目すべき技術・研究成果を紹介する。
【目次】
1. 表面改質の現状
2. 表面改質の分類
3. 各表面改質の位置付け
3.1 トライボロジー特性と硬さの関係
3.2 厳しい摺動環境を想定した表面改質
3.3 穏やかな摺動環境を想定した表面改質
4. 表面改質各論
4.1 表面熱処理
4.2 コーティング
4.2.1 湿式法
4.2.2 乾式法
5. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
多機能小型触覚センサの開発
Development of Multi Functional Small Tactile Sensor
サービスロボット開発の進展に合わせてニーズが高まっている触覚センサは,まだ広く普及している汎用的な製品はなく,多くの企業で技術開発のフェーズにある。本稿では,現時点で製品化している2種類の触覚センサの技術説明,活用提案と今後の展開を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 小型3 軸触覚センサ
2.1 開発の背景
2.2 原理と特徴
2.3 3軸の定義
2.4 小型3軸触覚センサ活用提案
3. 柔軟触覚センサ
3.1 開発の背景
3.2 原理と特徴
3.3 柔軟触覚センサ活用案
3.4 オリジナルセンサモジュール
4. 今後の展開
5. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
電子回路を曲面にも作成可能な高速3D プリンターの開発
Development of the High-Speed 3D Printer Capable of Creating Electronic Circuits on Three-Dimensional Curved Surfaces
3Dプリンターの登場によって,新しいアイデアや製品を簡単に試作出来るようになっている。いわゆるMaker Movementと呼ばれる動きが加速している。しかし,従来の3Dプリンターやレーザーカッターのようなデジタル工作機械だけでは形状は出来るが,モノを動作させることは出来ない。このモノ造り革命をさらに一歩も二歩も前進させる技術が,当社で開発したPCBプリンター3D-Pro1(開発コード名)である。本装置は,電子回路基板製作用のシルクスクリーン印刷法などの各種マスクが不要で,直接PCやスマホのお絵かきアプリで作成した回路から,どんな曲面や材料の上にも精密な電子回路パターンが作成できる。3D プリンターとしても従来の光造型機を凌駕する高速・高精度な造形物が作成出来る一台二役の装置である。
【目次】
1. はじめに
2. PCBプリンター3D-Pro1の主な特徴
3. PCBプリンター3D-Pro1の構造・仕様
4. 3Dプリンター機能概要
5. 電子回路プリンター機能概要
6. 光学エンジンの構成
7. 本装置の性能・精度
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[ Material Report -R&D- ]
破壊に対して優れたエネルギー吸収能を持つマグネシウム合金の開発
Development a New Magnesium Alloy Having High Absorption Energy Against Fracture
マグネシウムは,実用金属材料の中で最軽量であるが,脆弱で等方変形することが難しく,実用化する際の克服すべき課題となっている。しかし,マンガンを微量(1000個のマグネシウム原子のうち,3個をマンガン原子に置換する程度の濃度)に添加したマグネシウム合金に対し,ところてんのような押出加工を施した開発材は,これらの問題を解決できることが分かった。特に,開発合金の破壊に対するエネルギー吸収能は,従来材の3倍以上で,極めて良好な変形能を示すことを特徴としている。本稿では,従来マグネシウム合金と比較しながら,開発材の特性および変形挙動について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 添加元素と粒界偏析
3. 蛇腹変形可能なマグネシウム合金
4. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
実用化及び新規用途開発直鎖状ホスファゼンポリマー
Practical Applications and Development of New Applications of Linear Polyorganophosphazens
直鎖状ポリオルガノホスファゼンの実用化はアメリカで最初に成功している。主に軍事用に使用されていたが,それらの技術を民事用に展開することが既に開始され,ガスケット,オーリングや歯科材料に使用されている。更に新規用途開発も活発に行われているので,将来有望な機能材料に成長することは間違いない。
【目次】
1. はじめに
2. 実用化されているポリオルガノホスファゼン
3. 直鎖状ポリオルガノホスファゼンの新規用途
3.1 コンタクトレンズ
3.2 バイオリアクター
3.3 マイクログラフィー
3.4 液晶
4. その他
4.1 分離膜及びフィルム
4.2 導電性
4.3 セパレーター及びバインダー
5. ポリオルガノホスファゼンの直接合成
梅原 徳次 名古屋大学
佐々木信也 東京理科大学
竹市 嘉紀 豊橋技術科学大学
川口 雅弘 (地独)東京都立産業技術研究センター
丸山 尚哉 タッチエンス(株)
大嶋 英司 カンタツ(株)
染川 英俊 (国研)物質・材料研究機構
梶原 鳴雪 名古屋大学
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【特集】最新トライボマテリアル
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トライボマテリアルの最新動向
New Research Trend in Tribo-Materials
自動車や航空機などの高性能化が進むにつれて軸受における面圧,すべり速度及び温度の摩擦条件が過酷になり,境界潤滑あるいは無潤滑下での低摩擦・耐摩耗が実現可能な新しいトライボマテリアルの開発研究が進められている。カーボン系硬質膜の研究動向としては,①厚膜化,②耐熱性の向上,③耐摩耗性の向上(なじみ性の促進,強じん化)を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. DLC膜およびCNx膜の厚膜化
3. ボロン含有CNx膜による耐熱性の向上
4. 非晶質窒化炭素膜(a-CNx膜)による低摩擦・耐摩耗性の向上
4.1 イオンビーム支援蒸着法によるa-CNx膜の成膜とトライボロジー特性
4.2 イオンビーム支援フィルタードアーク法によるa-CNx膜の成膜とトライボロジー特性
5. 摩擦時における潤滑油からのカーボン系膜の生成
6. まとめ
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金属系材料の動向
Metalic Materials
摺動面の大半は金属系材料からなる。これまでの性能改善の長い歴史から目立った進歩は見られないものの,鉛フリー化に代表される使用元素の制限や使用環境の苛酷化によって,新たなブレークスルーが求められている。ただし,材料のみでの改善には限界もあるため,表面テクスチャとの組み合わせなど複合化による機能付与と性能向上が今後の重要課題である。
【目次】
1. はじめに
2. 金属系摺動材料に求められる性質
3. 主な金属系摺動材料
3.1 すべり軸受
3.2 転がり軸受材料
3.3 被覆材料
4. 金属系摺動材料の技術動向
4.1 材料開発
4.2 マルチスケール・テクスチャリング
5. おわりに
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樹脂系トライボマテリアルの動向
Trends of Resin Tribo-Materials
樹脂材料は金属材料やセラミックと比較して軽量性や成形性に優れ,広い工業分野での利用が進んでいる。しゅう動面に用いるトライボ材料としては,これらの優れた特性に合わせ,多くの樹脂材料が有する自己潤滑性が利点となる。しかし,機械的強度や耐摩耗性では従来材料に劣ることも多く,これらを改善すべく様々な研究がなされている。
【目次】
1. はじめに
2. トライボマテリアルとしての樹脂材料
2.1 プラスチックの基本的な構造と特性への影響
2.2 工業的に見たプラスチックの分類
2.3 トライボマテリアルとして利用されるプラスチック
2.3.1 PTFE
2.3.2 PEEK
2.3.3 POM
2.3.4 UHMWPE
2.3.5 PA
2.3.6 PAI
2.3.7 PF
3. 国内の樹脂材料のトライボロジー研究事例
3.1 研究動向
3.2 基礎的研究の事例
3.3 実用的研究の事例
4. 海外の樹脂材料のトライボロジー研究事例
5. おわりに
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表面改質の動向
Surface Modification and Treatment for Tribology -Trends in Science and Technology-
近年の表面改質は目覚ましい発展を遂げており,日本において大きな産業市場を形成している。本解説では,トライボロジー特性に関わる表面改質の動向について概説しつつ,注目すべき技術・研究成果を紹介する。
【目次】
1. 表面改質の現状
2. 表面改質の分類
3. 各表面改質の位置付け
3.1 トライボロジー特性と硬さの関係
3.2 厳しい摺動環境を想定した表面改質
3.3 穏やかな摺動環境を想定した表面改質
4. 表面改質各論
4.1 表面熱処理
4.2 コーティング
4.2.1 湿式法
4.2.2 乾式法
5. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
多機能小型触覚センサの開発
Development of Multi Functional Small Tactile Sensor
サービスロボット開発の進展に合わせてニーズが高まっている触覚センサは,まだ広く普及している汎用的な製品はなく,多くの企業で技術開発のフェーズにある。本稿では,現時点で製品化している2種類の触覚センサの技術説明,活用提案と今後の展開を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 小型3 軸触覚センサ
2.1 開発の背景
2.2 原理と特徴
2.3 3軸の定義
2.4 小型3軸触覚センサ活用提案
3. 柔軟触覚センサ
3.1 開発の背景
3.2 原理と特徴
3.3 柔軟触覚センサ活用案
3.4 オリジナルセンサモジュール
4. 今後の展開
5. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
電子回路を曲面にも作成可能な高速3D プリンターの開発
Development of the High-Speed 3D Printer Capable of Creating Electronic Circuits on Three-Dimensional Curved Surfaces
3Dプリンターの登場によって,新しいアイデアや製品を簡単に試作出来るようになっている。いわゆるMaker Movementと呼ばれる動きが加速している。しかし,従来の3Dプリンターやレーザーカッターのようなデジタル工作機械だけでは形状は出来るが,モノを動作させることは出来ない。このモノ造り革命をさらに一歩も二歩も前進させる技術が,当社で開発したPCBプリンター3D-Pro1(開発コード名)である。本装置は,電子回路基板製作用のシルクスクリーン印刷法などの各種マスクが不要で,直接PCやスマホのお絵かきアプリで作成した回路から,どんな曲面や材料の上にも精密な電子回路パターンが作成できる。3D プリンターとしても従来の光造型機を凌駕する高速・高精度な造形物が作成出来る一台二役の装置である。
【目次】
1. はじめに
2. PCBプリンター3D-Pro1の主な特徴
3. PCBプリンター3D-Pro1の構造・仕様
4. 3Dプリンター機能概要
5. 電子回路プリンター機能概要
6. 光学エンジンの構成
7. 本装置の性能・精度
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[ Material Report -R&D- ]
破壊に対して優れたエネルギー吸収能を持つマグネシウム合金の開発
Development a New Magnesium Alloy Having High Absorption Energy Against Fracture
マグネシウムは,実用金属材料の中で最軽量であるが,脆弱で等方変形することが難しく,実用化する際の克服すべき課題となっている。しかし,マンガンを微量(1000個のマグネシウム原子のうち,3個をマンガン原子に置換する程度の濃度)に添加したマグネシウム合金に対し,ところてんのような押出加工を施した開発材は,これらの問題を解決できることが分かった。特に,開発合金の破壊に対するエネルギー吸収能は,従来材の3倍以上で,極めて良好な変形能を示すことを特徴としている。本稿では,従来マグネシウム合金と比較しながら,開発材の特性および変形挙動について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 添加元素と粒界偏析
3. 蛇腹変形可能なマグネシウム合金
4. おわりに
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[ Material Report -R&D- ]
実用化及び新規用途開発直鎖状ホスファゼンポリマー
Practical Applications and Development of New Applications of Linear Polyorganophosphazens
直鎖状ポリオルガノホスファゼンの実用化はアメリカで最初に成功している。主に軍事用に使用されていたが,それらの技術を民事用に展開することが既に開始され,ガスケット,オーリングや歯科材料に使用されている。更に新規用途開発も活発に行われているので,将来有望な機能材料に成長することは間違いない。
【目次】
1. はじめに
2. 実用化されているポリオルガノホスファゼン
3. 直鎖状ポリオルガノホスファゼンの新規用途
3.1 コンタクトレンズ
3.2 バイオリアクター
3.3 マイクログラフィー
3.4 液晶
4. その他
4.1 分離膜及びフィルム
4.2 導電性
4.3 セパレーター及びバインダー
5. ポリオルガノホスファゼンの直接合成
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