Review
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特集:金属表面酸化物のナノスケール形態制御とその応用
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はじめに
Preface
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藤本慎司(大阪大学大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 教授)
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アルミニウム酸化物のポーラス構造制御と応用
Ordered Structures in Anodic Porous Alumina and their Functional Applications
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益田秀樹(首都大学東京 都市環境学部;(財)神奈川科学技術アカデミー 教授)
柳下崇((財)神奈川科学技術アカデミー 研究員)
西尾和之(首都大学東京 都市環境学部;(財)神奈川科学技術アカデミー 准教授)
アルミニウムを酸性電解液中で陽極酸化することにより形成される陽極酸化ポーラスアルミは,ナノメートルスケールの均一な細孔が規則的に配列した構造を有することから,さまざまなナノデバイスを構築するための出発構造として,近年,重要性が増している。ここでは,陽極酸化ポーラスアルミナにおける規則ナノ構造の形成と,最近の応用例を中心に紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 陽極酸化プロセスに基づく規則ポーラス構造の形成
3. 規則ポーラス構造の機能的な応用
3.1 鋳型プロセスに基づくポリマー規則構造の形成
3.2 2段階鋳型プロセスに基づく高アスペクト比ポリマーホールアレーの形成
3.3 ポーラスアルミナに基づく金属モールドの作製とナノインプリントへの応用
4. おわりに
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マグネシウム表面のナノ構造制御と高機能化
Nano-structure Control of Magnesium Surfaces and their Functionalization
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小野幸子(工学院大学 工学部 応用化学科 教授)
阿相英孝(工学院大学 工学部 応用化学科 講師)
実用金属として最も軽量というマグネシウムの利点を生かし,さらに表面機能化を高度に推進するためには,基礎的な表面特性やナノメートルスケールでの酸化皮膜構造に関する知見が重要となる。本稿ではマグネシウムの機能を制御する酸化皮膜の微細構造に及ぼす因子に関して,筆者らの行ってきた研究を中心に概説する。
【目次】
1. はじめに
2. マグネシウムの自然酸化皮膜のナノ構造
3. アノード分極による不働態性の評価
4. アノード酸化バリア型皮膜のナノ構造に及ぼす素地組成の影響
5. ポーラス型皮膜とバリア型皮膜
6. 火花放電を伴い成長するプラズマアノード酸化皮膜のナノ構造
7. おわりに
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金属酸化物ナノチューブの創製とその応用
Fabrications and Applications of Metal Oxide Nanotubes
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土谷博昭(大阪大学大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 助教)
藤本慎司(大阪大学大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 教授)
Patrik Schmuki(Department of Materials Science, University of Erlangen-Nuremberg Professor)
われわれは電気化学的手法を用いて,さまざまな金属(チタン,ジルコニウム,ハフニウム,タンタル,ニオブ)酸化物ナノポーラス層・ナノチューブ層の創製やそれら酸化物層の機能性評価に関する研究を行ってきた。本稿では金属酸化物ナノチューブの創製とその応用例を概略する。
【目次】
1. はじめに
2. 電気化学的手法を用いた金属酸化物ナノチューブの作製
2.1 酸化チタン
2.2 酸化ジルコニウム・酸化ハフニウム
2.3 酸化ニオブ・酸化タンタル・酸化タングステン
3. 酸化チタンナノチューブの応用例
4. おわりに
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スパッターアルミニウムのアノード酸化を利用したシリコンナノ構造体の作製
Fabrication of Si Nanostructures using Anodization of Aluminum Film Sputtered on Si
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阿相英孝(工学院大学 工学部 応用化学科 講師)
小野幸子(工学院大学 工学部 応用化学科 教授)
アノード酸化ポーラスアルミナの特異的なナノポーラス構造を鋳型とした種々のコンポジット材料の開発が注目を集めている。本稿では,シリコン上に直接形成したポーラスアルミナをマスクとして用い,電気化学プロセスとウェットプロセスの組み合わせでシリコンを微細加工する新たな手法に関して,筆者らが行ってきた研究を中心に概説する。
【目次】
1. ナノ構造材料としてのポーラスアルミナ
2. シリコン上におけるAl薄膜のアノード酸化挙動
3. 局所アノード酸化によるシリコン表面の形態変化
4. シリコンホールアレーの作製
5. シリコンナノカラムの作製
6. ポーラスアルミナを介したシリコンの電解エッチング
7. シリコン上へのナノメタルパターニング
8. 今後の展望
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ステンレス鋼に生成するポーラス酸化物皮膜
Porous Oxide Layer Formed on Stainless Steel
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藤本慎司(大阪大学大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 教授)
ステンレス鋼に生成する表面皮膜は,不働態皮膜と呼ばれる数nm以下の超薄膜であるが,電気化学的処理により合金元素のCrが高度に濃縮したポーラス構造をもつ皮膜を生成することができる。本稿ではこのような酸化物皮膜の生成機構とその構造を紹介し,機能材料としての可能性を述べる。
【目次】
1. はじめに
2. ポーラス酸化物皮膜の生成プロセス
2.1 膜厚と干渉色
2.2 アノード・プロセスとカソード・プロセスによるポーラス酸化物皮膜生成
3. ポーラス酸化物皮膜の構造と性質
4. おわりに
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Material Report
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Review
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スーパーバイオミメティックスと新しい文化・産業の創成
Super Biomimetics: Creation of New Culture and Industries
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磯貝明(東京大学大学院 農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 教授)
「バイオメティックス」すなわち「生体模倣」をさらに高度化した「スーパーバイオミメティックス」という方法論・技術による,新しい文化・産業の創成が近年注目されている。本論文では,そのスーパーバイオミメティックスの意味および展開分野とその条件についての概念を,例をあげてまとめた。
【目次】
1. はじめに
2. バイオミメティックス
3. バイオミメティックスからスーパーバイオミメティックスへ
3.1 生体内プロセスの超越
3.2 生体構造の超越
3.3 生体機能の超越
4. スーパーバイオミメティックスとバイオマス利用
5. スーパーバイオミメティックスに向けて
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R&D
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金・銀・銅を触媒としたカーボンナノチューブの合成
Carbon Nanotube Synthesis using Gold, Silver, and Copper Catalysts
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本間芳和(東京理科大学 理学部 物理学科 教授)
単層カーボンナノチューブの合成には,ナノスケールの触媒金属が必要である。われわれは,従来は触媒作用をもたないとされていた金,銀,銅からでも,単層カーボンナノチューブを生成できることを明らかにした。本稿では,金,銀,銅の微粒子を用いた単層カーボンナノチューブの合成法とその意義について解説する。
【目次】
1. はじめに
2. SWCNT合成のナノ触媒
3. 金,銀,銅を用いたSWCNTの合成
4. おわりに
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レーザー照射による結晶粒の微細化
Grain Refinement by Laser Irradiation
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西尾一政(九州工業大学 大学院 生命体工学研究科 教授)
加藤光昭(九州工業大学 名誉教授)
山口富子(九州工業大学 工学部 助教)
金属材料の機械的性質は結晶粒度に大きく依存することが知られており,種々の手法で結晶粒の微細化が図られている。しかしながら,製品の最終段階で結晶粒の微細化を行うことは,ほとんど不可能である。ここでは,YAGレーザー照射を利用して軟鋼ならびにステンレス鋼の結晶粒を微細化する方法について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 使用材料および実験方法
3. SS400に対するレーザー照射部の組織観察
4. SS400のフェライト粒サイズの測定結果
5. SS400の微細化領域の大きさに及ぼすレーザー焦点外し距離の影響
6. SS400のフェライト粒の微細化過程
7. SUS304に対するレーザー照射部の組織観察
8. おわりに
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連載 SPring-8の産業利用(13)
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自動車用インテリジェント触媒の自己再生機能
Self-regenerative Function of the Intelligent Automotive Catalyst
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田中裕久(ダイハツ工業(株) 先行技術開発部 エグゼクティブ・テクニカル・エキスパート)
西畑保雄((独)日本原子力研究開発機構 量子ビーム応用研究部門 研究主幹)
自動車触媒の活性成分である貴金属が,排出ガスを浄化しながらみずからもリフレッシュして高い活性を維持する「インテリジェント触媒」は,2002年にパラジウム系,05年にロジウム系,06年に白金系が実用化され,その搭載車の累計は300万台を超えている。この触媒技術は貴金属資源と環境維持を両立するソリューションとして期待されている。また,シンクロトロン放射光を用いた最先端の研究手法を実用材料の開発に直接活用した産学官協力事例としても注目されている。
【目次】
1. はじめに
2. 自動車触媒とその課題
3. Pd系インテリジェント触媒の特性と自己再生機能
4. 時分割in situDXAFSによる析出速度の測定
5. スーパーインテリジェント触媒への発展
6. 将来展望
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Market data
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サーミスターの市場動向
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【目次】
1. 概要
2. 需要分野
2.1 リード線タイプNTCサーミスター
2.2 チップサーミスター
3. 市場規模
4. 企業動向
(1) 芝浦電子
(2) 大泉製作所
(3) 石塚電子
(4) 三菱マテリアル
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はじめに
Preface
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藤本慎司(大阪大学大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 教授)
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アルミニウム酸化物のポーラス構造制御と応用
Ordered Structures in Anodic Porous Alumina and their Functional Applications
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益田秀樹(首都大学東京 都市環境学部;(財)神奈川科学技術アカデミー 教授)
柳下崇((財)神奈川科学技術アカデミー 研究員)
西尾和之(首都大学東京 都市環境学部;(財)神奈川科学技術アカデミー 准教授)
アルミニウムを酸性電解液中で陽極酸化することにより形成される陽極酸化ポーラスアルミは,ナノメートルスケールの均一な細孔が規則的に配列した構造を有することから,さまざまなナノデバイスを構築するための出発構造として,近年,重要性が増している。ここでは,陽極酸化ポーラスアルミナにおける規則ナノ構造の形成と,最近の応用例を中心に紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 陽極酸化プロセスに基づく規則ポーラス構造の形成
3. 規則ポーラス構造の機能的な応用
3.1 鋳型プロセスに基づくポリマー規則構造の形成
3.2 2段階鋳型プロセスに基づく高アスペクト比ポリマーホールアレーの形成
3.3 ポーラスアルミナに基づく金属モールドの作製とナノインプリントへの応用
4. おわりに
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マグネシウム表面のナノ構造制御と高機能化
Nano-structure Control of Magnesium Surfaces and their Functionalization
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小野幸子(工学院大学 工学部 応用化学科 教授)
阿相英孝(工学院大学 工学部 応用化学科 講師)
実用金属として最も軽量というマグネシウムの利点を生かし,さらに表面機能化を高度に推進するためには,基礎的な表面特性やナノメートルスケールでの酸化皮膜構造に関する知見が重要となる。本稿ではマグネシウムの機能を制御する酸化皮膜の微細構造に及ぼす因子に関して,筆者らの行ってきた研究を中心に概説する。
【目次】
1. はじめに
2. マグネシウムの自然酸化皮膜のナノ構造
3. アノード分極による不働態性の評価
4. アノード酸化バリア型皮膜のナノ構造に及ぼす素地組成の影響
5. ポーラス型皮膜とバリア型皮膜
6. 火花放電を伴い成長するプラズマアノード酸化皮膜のナノ構造
7. おわりに
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金属酸化物ナノチューブの創製とその応用
Fabrications and Applications of Metal Oxide Nanotubes
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土谷博昭(大阪大学大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 助教)
藤本慎司(大阪大学大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 教授)
Patrik Schmuki(Department of Materials Science, University of Erlangen-Nuremberg Professor)
われわれは電気化学的手法を用いて,さまざまな金属(チタン,ジルコニウム,ハフニウム,タンタル,ニオブ)酸化物ナノポーラス層・ナノチューブ層の創製やそれら酸化物層の機能性評価に関する研究を行ってきた。本稿では金属酸化物ナノチューブの創製とその応用例を概略する。
【目次】
1. はじめに
2. 電気化学的手法を用いた金属酸化物ナノチューブの作製
2.1 酸化チタン
2.2 酸化ジルコニウム・酸化ハフニウム
2.3 酸化ニオブ・酸化タンタル・酸化タングステン
3. 酸化チタンナノチューブの応用例
4. おわりに
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スパッターアルミニウムのアノード酸化を利用したシリコンナノ構造体の作製
Fabrication of Si Nanostructures using Anodization of Aluminum Film Sputtered on Si
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阿相英孝(工学院大学 工学部 応用化学科 講師)
小野幸子(工学院大学 工学部 応用化学科 教授)
アノード酸化ポーラスアルミナの特異的なナノポーラス構造を鋳型とした種々のコンポジット材料の開発が注目を集めている。本稿では,シリコン上に直接形成したポーラスアルミナをマスクとして用い,電気化学プロセスとウェットプロセスの組み合わせでシリコンを微細加工する新たな手法に関して,筆者らが行ってきた研究を中心に概説する。
【目次】
1. ナノ構造材料としてのポーラスアルミナ
2. シリコン上におけるAl薄膜のアノード酸化挙動
3. 局所アノード酸化によるシリコン表面の形態変化
4. シリコンホールアレーの作製
5. シリコンナノカラムの作製
6. ポーラスアルミナを介したシリコンの電解エッチング
7. シリコン上へのナノメタルパターニング
8. 今後の展望
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ステンレス鋼に生成するポーラス酸化物皮膜
Porous Oxide Layer Formed on Stainless Steel
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藤本慎司(大阪大学大学院 工学研究科 マテリアル生産科学専攻 教授)
ステンレス鋼に生成する表面皮膜は,不働態皮膜と呼ばれる数nm以下の超薄膜であるが,電気化学的処理により合金元素のCrが高度に濃縮したポーラス構造をもつ皮膜を生成することができる。本稿ではこのような酸化物皮膜の生成機構とその構造を紹介し,機能材料としての可能性を述べる。
【目次】
1. はじめに
2. ポーラス酸化物皮膜の生成プロセス
2.1 膜厚と干渉色
2.2 アノード・プロセスとカソード・プロセスによるポーラス酸化物皮膜生成
3. ポーラス酸化物皮膜の構造と性質
4. おわりに
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Material Report
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Review
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スーパーバイオミメティックスと新しい文化・産業の創成
Super Biomimetics: Creation of New Culture and Industries
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磯貝明(東京大学大学院 農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 教授)
「バイオメティックス」すなわち「生体模倣」をさらに高度化した「スーパーバイオミメティックス」という方法論・技術による,新しい文化・産業の創成が近年注目されている。本論文では,そのスーパーバイオミメティックスの意味および展開分野とその条件についての概念を,例をあげてまとめた。
【目次】
1. はじめに
2. バイオミメティックス
3. バイオミメティックスからスーパーバイオミメティックスへ
3.1 生体内プロセスの超越
3.2 生体構造の超越
3.3 生体機能の超越
4. スーパーバイオミメティックスとバイオマス利用
5. スーパーバイオミメティックスに向けて
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R&D
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金・銀・銅を触媒としたカーボンナノチューブの合成
Carbon Nanotube Synthesis using Gold, Silver, and Copper Catalysts
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本間芳和(東京理科大学 理学部 物理学科 教授)
単層カーボンナノチューブの合成には,ナノスケールの触媒金属が必要である。われわれは,従来は触媒作用をもたないとされていた金,銀,銅からでも,単層カーボンナノチューブを生成できることを明らかにした。本稿では,金,銀,銅の微粒子を用いた単層カーボンナノチューブの合成法とその意義について解説する。
【目次】
1. はじめに
2. SWCNT合成のナノ触媒
3. 金,銀,銅を用いたSWCNTの合成
4. おわりに
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レーザー照射による結晶粒の微細化
Grain Refinement by Laser Irradiation
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西尾一政(九州工業大学 大学院 生命体工学研究科 教授)
加藤光昭(九州工業大学 名誉教授)
山口富子(九州工業大学 工学部 助教)
金属材料の機械的性質は結晶粒度に大きく依存することが知られており,種々の手法で結晶粒の微細化が図られている。しかしながら,製品の最終段階で結晶粒の微細化を行うことは,ほとんど不可能である。ここでは,YAGレーザー照射を利用して軟鋼ならびにステンレス鋼の結晶粒を微細化する方法について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 使用材料および実験方法
3. SS400に対するレーザー照射部の組織観察
4. SS400のフェライト粒サイズの測定結果
5. SS400の微細化領域の大きさに及ぼすレーザー焦点外し距離の影響
6. SS400のフェライト粒の微細化過程
7. SUS304に対するレーザー照射部の組織観察
8. おわりに
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連載 SPring-8の産業利用(13)
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自動車用インテリジェント触媒の自己再生機能
Self-regenerative Function of the Intelligent Automotive Catalyst
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田中裕久(ダイハツ工業(株) 先行技術開発部 エグゼクティブ・テクニカル・エキスパート)
西畑保雄((独)日本原子力研究開発機構 量子ビーム応用研究部門 研究主幹)
自動車触媒の活性成分である貴金属が,排出ガスを浄化しながらみずからもリフレッシュして高い活性を維持する「インテリジェント触媒」は,2002年にパラジウム系,05年にロジウム系,06年に白金系が実用化され,その搭載車の累計は300万台を超えている。この触媒技術は貴金属資源と環境維持を両立するソリューションとして期待されている。また,シンクロトロン放射光を用いた最先端の研究手法を実用材料の開発に直接活用した産学官協力事例としても注目されている。
【目次】
1. はじめに
2. 自動車触媒とその課題
3. Pd系インテリジェント触媒の特性と自己再生機能
4. 時分割in situDXAFSによる析出速度の測定
5. スーパーインテリジェント触媒への発展
6. 将来展望
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Market data
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サーミスターの市場動向
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【目次】
1. 概要
2. 需要分野
2.1 リード線タイプNTCサーミスター
2.2 チップサーミスター
3. 市場規模
4. 企業動向
(1) 芝浦電子
(2) 大泉製作所
(3) 石塚電子
(4) 三菱マテリアル
