【特集】環境対応セラミックスの最新動向
Current Research Trend of Development of High Performance Environment.related Ceramics

-------------------------------------------------------------------------

特集にあたって
Preface

-------------------------------------------------------------------------
中平敦(大阪府立大学 大学院 工学研究科 物質化学専攻 マテリアル分野 教授)


-------------------------------------------------------------------------

電極反応プロセスを利用したナノポーラス構造アニオンドープ酸化チタンの開発
Nanoporous Titanium Oxide Doped with Anions by Electrode Reaction Process

-------------------------------------------------------------------------
中平　敦(大阪府立大学 大学院 工学研究科 物質化学専攻 マテリアル分野 教授)

　一方向に揃ったナノポーラス構造を有し,さらに各種アニオンをドープした可視光応答性酸化チタンが環境低負荷な電極反応プロセスにより合成された。本プロセスではP,S,Nイオンドープおよびその共ドーピングを種々行うことができ,可視光域で有用な酸化チタンが環境低負荷な条件で簡便に合成可能である。

【目次】
1.はじめに
2.各種のアニオンドーピング型酸化チタン
2.1　Nイオンドーピング型酸化チタン
2.2　Sイオンドーピング型酸化チタンとPイオンドーピング型酸化チタン
3.おわりに


-------------------------------------------------------------------------

太陽エネルギーハーべスティングを目指す熱電変換材料
Thermoelectric Materials for Solar.Energy Harvesting

-------------------------------------------------------------------------
河本邦仁(名古屋大学 大学院　工学研究科　教授;(独)科学技術振興機構　CREST研究代表者)

　太陽エネルギーハーベスターとして色素増感太陽電池と熱電モジュールを組み合わせたハイブリッド太陽電池を提案し,これに適用する熱電変換材料として開発中の3D超格子SrTiO3セラミックスおよびTiS2系自然超格子材料について,基本的な熱電特性を概観するとともに高性能化のための戦略を紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.太陽光/熱電ハイブリッド発電デバイスの提案
3.求められる熱電変換材料
4.チタン酸ストロンチウム系熱電変換材料
5.二硫化チタン系熱電変換材料
6.今後の展望


-------------------------------------------------------------------------

粉砕プロセスを利用したゼオライトナノ粉体の調製
Preparation of Nano.sized Zeolite using Powder Processing

-------------------------------------------------------------------------
脇原　徹(横浜国立大学 大学院　環境情報研究院　助教)
多々見純一(横浜国立大学 大学院　環境情報研究院　准教授)

　近年,ゼオライトナノ粒子合成に関する研究が盛んに行われている。水熱法は最も一般的な製法であるが,希薄アルミノシリケート溶液中で結晶化させるため生産性が低い,また結晶化制御のために有機構造規定剤を使用する必要がある,といった問題がある。ゼオライトナノ粒子は,通常用いられるボトムアップ法(水熱合成法)のみならず,トップダウン法,すなわち粉砕法でも調製可能である。本稿では,ゼオライトをビーズミルにより粉砕し,粉砕によって生じた非晶質層を再結晶化させることで結晶性の高いナノゼオライトを作製した例を紹介する。

【目次】
1.ゼオライトとは
2.ゼオライトのナノサイズ化に関する研究
3.トップダウン手法によるナノゼオライト作製の可能性
4.A型およびZSM.5型ゼオライトナノ粒子の調製法
5.得られたゼオライトナノ粒子の構造
6.おわりに


-------------------------------------------------------------------------

自動車触媒用セリア・ジルコニア系複合酸化物
Ceria.Zirconia Mixed Oxides for Automotive Catalysts

-------------------------------------------------------------------------
須田明彦((株)豊田中央研究所　先端研究センター　ナノ結晶利用プログラム　プログラムマネージャー)

　自動車排ガス浄化用三元触媒に用いられるセリア・ジルコニア系複合酸化物は,微構造と機能の関係が比較的明確であり,材料科学的研究と工学的開発とが両輪となって発展を遂げた。この材料の開発初期から将来の展望までを,その第一の機能である酸素ストレージ能(Oxygen storage capacity,OSC)の点から概説する。

【目次】
1.はじめに
2.セリア・ジルコニア系複合酸化物の初期の研究
3.セリア・ジルコニア系複合酸化物の全率固溶体の開発
4.セリア・ジルコニア系複合酸化物の全率固溶体のOSCに関する研究
5.アルミナ拡散障壁入りセリア・ジルコニア系複合酸化物の研究
6.陽イオンが規則配列をもつセリア・ジルコニア系複合酸化物の研究
7.おわりに


-------------------------------------------------------------------------

DPF 用ハニカムセラミックス
Honeycomb Ceramics for Diesel Particulate Filter

-------------------------------------------------------------------------
大野一茂(イビデン(株)　理事;技術開発本部　副本部長)

　再結晶SiC(R-SiC)の均一な気孔分布と高熱伝導率を生かしディーゼルエミッションの革新を試みた。最適PM再生量を最初に定義することによりDPFを最適化できることを見出した。コージェライトと比較し,再生限界は2〜3倍高く,また疲労度もきわめて小さい。R-SiC-DPFのろ過効率は高く,ろ過後の排気は空気と同等レベルであった。

【目次】
1.はじめに
2.再結晶法によるSiC多孔質体の作製法とその特徴
2.1　作製法
2.2　R-SiC多孔質体材料の特徴
3.PM再生と再生量の最適化
4.PM再生とSiC-DPFの耐熱衝撃性
4.1　R-SiC-DPFの耐熱衝撃性
4.2　再生限界試験
4.3　SiC-DPFのセグメント構造
5.再結晶SiC-DPFの耐疲労性
6.再結晶SiC-DPFのPM ろ過効率
7.まとめ


-------------------------------------------------------------------------

チタン酸アルミニウム系複合材料を用いたハニカムセラミックスとそのディーゼル微粒子フィルター(DPF)への応用
Aluminum Titanate.based Honeycomb Ceramics for DPF Applications

-------------------------------------------------------------------------
清水政夫(コーニングインターナショナル(株)　エンバイロメンタルテクノロジー　アドバンスドテクノロジーマネージャー　ジャパン)
Monika Backhaus-Ricoult(コーニングインコーポレイテッド　クリスタルラインマテリアルズリサーチ　ATプロジェクトリーダー　リサーチ)
岡田　明(コーニングホールディングジャパン合同会社　サイエンス&テクノロジー　ディレクター　新テクノロジー開発)
Tinghong Tao(コーニング上海(株)　コーニングエンバイロメンタルテクノロジー　ディレクター　アドバンストテクノロジーアジア)

　高気孔率のチタン酸アルミニウム系複合材料をハニカムセラミックスとし,ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルターを開発した。熱サイクル時におけるこの複合材料中のマイクロクラックの挙動解析から,熱応力に対する耐性などの優れた特徴を示した。

【目次】
1.はじめに
2.材料特性
2.1　材料組成
2.2　物理特性
3.マイクロクラックの形成と回復(ヒーリング)
4.DuraTrap(R)ATの熱および化学的安定性
5.DuraTrap(R)AT DPFの性能
6.段階的再生手順(Staged regeneration strategy)
7.再生率
8.DuraTrap(R)ATの最近の進歩
9.おわりに

-------------------------------------------------------------------------

バイオミネラリゼーションにならう酸化物合成プロセス
Biomimetic Processing of Oxide Materials

-------------------------------------------------------------------------
今井宏明(慶應義塾大学　理工学部　応用化学科　教授)
緒明佑哉(慶應義塾大学　理工学部　応用化学科　専任講師)

　生物が貝殻や骨などを形成するバイオミネラリゼーションでは,環境に負荷をかけない常温常圧の水溶液プロセスで炭酸カルシウムやリン酸カルシウムなどの無機材料が合成されている。ここでは,バイオミネラリゼーションの基本要素を参考にしながら,室温常圧に近い水溶液中で形態や結晶相を制御した多様な酸化物を合成する手法を紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.バイオミネラルとバイオミネラリゼーション
2.1　バイオミネラルの特徴
2.2　バイオミネラリゼーションの基本要素
3.水溶液プロセスによる酸化物薄膜の合成
4.バイオミネラリゼーションにならう酸化物の合成プロセス
4.1　酸化物材料の水溶液合成の基本
4.2　pH条件を考慮した酸化物合成
4.2.1　酸化チタン
4.2.2　酸化亜鉛
4.2.3　酸化スズ
4.3　酸化反応を制御した酸化物合成
4.3.1　マンガン酸化細菌と鉄酸化細菌にならう
4.3.2　酸化マンガン
4.3.3　酸化鉄
5.おわりに


-------------------------------------------------------------------------

Material Report　R&D

-------------------------------------------------------------------------

静電相互作用を利用したナノアセンブリ技術の確立と導電性高分子複合材料の開発
Electro Conductive Polymer Composite via Electrostatic Adsorption Assembly Technique

-------------------------------------------------------------------------
武藤浩行(豊橋技術科学大学　電気・電子情報工学系　材料エレクトロニクス分野　准教授)
羽切教雄(豊橋技術科学大学　電気・電子情報工学系　研究員)

　材料物性の向上のために,過去,多くの複合化技術が提案され,科学技術の発展に貢献してきた。近年,カーボンナノチューブをはじめ,グラフェンなどの新規なナノ物質の発見,物性研究が活発になり,これらを添加物とした複合材料開発が注目を集めており,ナノサイズの特徴を十分に生かすことのできるプロセッシング技術の発展が不可欠である。本稿では,静電相互作用を利用した新規なナノアセンブリ技術について述べ,導電性を有する高分子複合材料の作製例について紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.微構造が材料特性に与える影響
3.静電吸着複合法
4.CNT添加導電性高分子複合材料
5.まとめ


-------------------------------------------------------------------------

Series　連載「生体組織光学」―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―

-------------------------------------------------------------------------

連載にあたって

-------------------------------------------------------------------------
粟津邦男(大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 教授)


-------------------------------------------------------------------------

Series　連載「生体組織光学」―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで― (1)

-------------------------------------------------------------------------

生体組織の光吸収
Absorption Properties of Biological Tissues

-------------------------------------------------------------------------
粟津邦男(大阪大学 大学院　工学研究科　環境・エネルギー工学専攻　教授)
Steven L.Jacques(Oregon Health & Science University Biomedical Engineering and Dermatology Professor)

　レーザー診断・治療に必須の生体へのレーザー相互作用を考える分野が,「生体組織光学:Tissue Optics」といわれるものである。本稿では,生体組織光学の基本的概念について述べる。そのあと,生体組織の光学特性値の1つである吸収係数の定義や基本的概念について述べる。

【目次】
1.光学特性値と光学測定値の違い
2.紫外・可視・近赤外波長域における吸収
3.赤外波長域における吸収
4.吸収係数の定義
5.生体組織内の吸収物質の例―ビリルビン―
6.生体組織の光学特性値
7.まとめ


-------------------------------------------------------------------------


海外‘Niche’ビジネスレポート

-------------------------------------------------------------------------

永世中立国スイスにおけるシェルター普及の訳
Reasons for Thriving Shelters in Permanently Neutralized Country,Switzerland

-------------------------------------------------------------------------
Global IBIS 編集部

【目次】
1.永世中立国スイスにおける家庭用シェルターの普及
2.スイスにおけるシェルター市場
3.Andair AG
4.日本におけるシェルター動向
5.おわりに


-------------------------------------------------------------------------

機能材料マーケットデータ

-------------------------------------------------------------------------

機能性繊維の市場動向
Market Trend of Functional Fiber

-------------------------------------------------------------------------
【目次】
1.概要
2.市場規模
2.1　繊維の世界市場
2.2　機能性繊維市場
(1)　快適性繊維
(2)　ナノ繊維
(3)　炭素繊維
3.企業動向
(1)　東レ
(2)　帝人ファイバー
(3)　旭化成せんい 【特集】環境対応セラミックスの最新動向
Current Research Trend of Development of High Performance Environment.related Ceramics

-------------------------------------------------------------------------

特集にあたって
Preface

-------------------------------------------------------------------------
中平　敦(大阪府立大学 大学院 工学研究科 物質化学専攻 マテリアル分野 教授)


-------------------------------------------------------------------------

電極反応プロセスを利用したナノポーラス構造アニオンドープ酸化チタンの開発
Nanoporous Titanium Oxide Doped with Anions by Electrode Reaction Process

-------------------------------------------------------------------------
中平　敦(大阪府立大学 大学院 工学研究科 物質化学専攻 マテリアル分野 教授)

　一方向に揃ったナノポーラス構造を有し,さらに各種アニオンをドープした可視光応答性酸化チタンが環境低負荷な電極反応プロセスにより合成された。本プロセスではP,S,Nイオンドープおよびその共ドーピングを種々行うことができ,可視光域で有用な酸化チタンが環境低負荷な条件で簡便に合成可能である。

【目次】
1.はじめに
2.各種のアニオンドーピング型酸化チタン
2.1　Nイオンドーピング型酸化チタン
2.2　Sイオンドーピング型酸化チタンとPイオンドーピング型酸化チタン
3.おわりに


-------------------------------------------------------------------------

太陽エネルギーハーべスティングを目指す熱電変換材料
Thermoelectric Materials for Solar.Energy Harvesting

-------------------------------------------------------------------------
河本邦仁(名古屋大学 大学院　工学研究科　教授;(独)科学技術振興機構　CREST研究代表者)

　太陽エネルギーハーベスターとして色素増感太陽電池と熱電モジュールを組み合わせたハイブリッド太陽電池を提案し,これに適用する熱電変換材料として開発中の3D超格子SrTiO3セラミックスおよびTiS2系自然超格子材料について,基本的な熱電特性を概観するとともに高性能化のための戦略を紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.太陽光/熱電ハイブリッド発電デバイスの提案
3.求められる熱電変換材料
4.チタン酸ストロンチウム系熱電変換材料
5.二硫化チタン系熱電変換材料
6.今後の展望


-------------------------------------------------------------------------

粉砕プロセスを利用したゼオライトナノ粉体の調製
Preparation of Nano.sized Zeolite using Powder Processing

-------------------------------------------------------------------------
脇原　徹(横浜国立大学 大学院　環境情報研究院　助教)
多々見純一(横浜国立大学 大学院　環境情報研究院　准教授)

　近年,ゼオライトナノ粒子合成に関する研究が盛んに行われている。水熱法は最も一般的な製法であるが,希薄アルミノシリケート溶液中で結晶化させるため生産性が低い,また結晶化制御のために有機構造規定剤を使用する必要がある,といった問題がある。ゼオライトナノ粒子は,通常用いられるボトムアップ法(水熱合成法)のみならず,トップダウン法,すなわち粉砕法でも調製可能である。本稿では,ゼオライトをビーズミルにより粉砕し,粉砕によって生じた非晶質層を再結晶化させることで結晶性の高いナノゼオライトを作製した例を紹介する。

【目次】
1.ゼオライトとは
2.ゼオライトのナノサイズ化に関する研究
3.トップダウン手法によるナノゼオライト作製の可能性
4.A型およびZSM.5型ゼオライトナノ粒子の調製法
5.得られたゼオライトナノ粒子の構造
6.おわりに


-------------------------------------------------------------------------

自動車触媒用セリア・ジルコニア系複合酸化物
Ceria.Zirconia Mixed Oxides for Automotive Catalysts

-------------------------------------------------------------------------
須田明彦((株)豊田中央研究所　先端研究センター　ナノ結晶利用プログラム　プログラムマネージャー)

　自動車排ガス浄化用三元触媒に用いられるセリア・ジルコニア系複合酸化物は,微構造と機能の関係が比較的明確であり,材料科学的研究と工学的開発とが両輪となって発展を遂げた。この材料の開発初期から将来の展望までを,その第一の機能である酸素ストレージ能(Oxygen storage capacity,OSC)の点から概説する。

【目次】
1.はじめに
2.セリア・ジルコニア系複合酸化物の初期の研究
3.セリア・ジルコニア系複合酸化物の全率固溶体の開発
4.セリア・ジルコニア系複合酸化物の全率固溶体のOSCに関する研究
5.アルミナ拡散障壁入りセリア・ジルコニア系複合酸化物の研究
6.陽イオンが規則配列をもつセリア・ジルコニア系複合酸化物の研究
7.おわりに


-------------------------------------------------------------------------

DPF 用ハニカムセラミックス
Honeycomb Ceramics for Diesel Particulate Filter

-------------------------------------------------------------------------
大野一茂(イビデン(株)　理事;技術開発本部　副本部長)

　再結晶SiC(R-SiC)の均一な気孔分布と高熱伝導率を生かしディーゼルエミッションの革新を試みた。最適PM再生量を最初に定義することによりDPFを最適化できることを見出した。コージェライトと比較し,再生限界は2〜3倍高く,また疲労度もきわめて小さい。R-SiC-DPFのろ過効率は高く,ろ過後の排気は空気と同等レベルであった。

【目次】
1.はじめに
2.再結晶法によるSiC多孔質体の作製法とその特徴
2.1　作製法
2.2　R-SiC多孔質体材料の特徴
3.PM再生と再生量の最適化
4.PM再生とSiC-DPFの耐熱衝撃性
4.1　R-SiC-DPFの耐熱衝撃性
4.2　再生限界試験
4.3　SiC-DPFのセグメント構造
5.再結晶SiC-DPFの耐疲労性
6.再結晶SiC-DPFのPM ろ過効率
7.まとめ


-------------------------------------------------------------------------

チタン酸アルミニウム系複合材料を用いたハニカムセラミックスとそのディーゼル微粒子フィルター(DPF)への応用
Aluminum Titanate.based Honeycomb Ceramics for DPF Applications

-------------------------------------------------------------------------
清水政夫(コーニングインターナショナル(株)　エンバイロメンタルテクノロジー　アドバンスドテクノロジーマネージャー　ジャパン)
Monika Backhaus-Ricoult(コーニングインコーポレイテッド　クリスタルラインマテリアルズリサーチ　ATプロジェクトリーダー　リサーチ)
岡田　明(コーニングホールディングジャパン合同会社　サイエンス&テクノロジー　ディレクター　新テクノロジー開発)
Tinghong Tao(コーニング上海(株)　コーニングエンバイロメンタルテクノロジー　ディレクター　アドバンストテクノロジーアジア)

　高気孔率のチタン酸アルミニウム系複合材料をハニカムセラミックスとし,ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルターを開発した。熱サイクル時におけるこの複合材料中のマイクロクラックの挙動解析から,熱応力に対する耐性などの優れた特徴を示した。

【目次】
1.はじめに
2.材料特性
2.1　材料組成
2.2　物理特性
3.マイクロクラックの形成と回復(ヒーリング)
4.DuraTrap(R)ATの熱および化学的安定性
5.DuraTrap(R)AT DPFの性能
6.段階的再生手順(Staged regeneration strategy)
7.再生率
8.DuraTrap(R)ATの最近の進歩
9.おわりに

-------------------------------------------------------------------------

バイオミネラリゼーションにならう酸化物合成プロセス
Biomimetic Processing of Oxide Materials

-------------------------------------------------------------------------
今井宏明(慶應義塾大学　理工学部　応用化学科　教授)
緒明佑哉(慶應義塾大学　理工学部　応用化学科　専任講師)

　生物が貝殻や骨などを形成するバイオミネラリゼーションでは,環境に負荷をかけない常温常圧の水溶液プロセスで炭酸カルシウムやリン酸カルシウムなどの無機材料が合成されている。ここでは,バイオミネラリゼーションの基本要素を参考にしながら,室温常圧に近い水溶液中で形態や結晶相を制御した多様な酸化物を合成する手法を紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.バイオミネラルとバイオミネラリゼーション
2.1　バイオミネラルの特徴
2.2　バイオミネラリゼーションの基本要素
3.水溶液プロセスによる酸化物薄膜の合成
4.バイオミネラリゼーションにならう酸化物の合成プロセス
4.1　酸化物材料の水溶液合成の基本
4.2　pH条件を考慮した酸化物合成
4.2.1　酸化チタン
4.2.2　酸化亜鉛
4.2.3　酸化スズ
4.3　酸化反応を制御した酸化物合成
4.3.1　マンガン酸化細菌と鉄酸化細菌にならう
4.3.2　酸化マンガン
4.3.3　酸化鉄
5.おわりに


-------------------------------------------------------------------------

Material Report　R&D

-------------------------------------------------------------------------

静電相互作用を利用したナノアセンブリ技術の確立と導電性高分子複合材料の開発
Electro Conductive Polymer Composite via Electrostatic Adsorption Assembly Technique

-------------------------------------------------------------------------
武藤浩行(豊橋技術科学大学　電気・電子情報工学系　材料エレクトロニクス分野　准教授)
羽切教雄(豊橋技術科学大学　電気・電子情報工学系　研究員)

　材料物性の向上のために,過去,多くの複合化技術が提案され,科学技術の発展に貢献してきた。近年,カーボンナノチューブをはじめ,グラフェンなどの新規なナノ物質の発見,物性研究が活発になり,これらを添加物とした複合材料開発が注目を集めており,ナノサイズの特徴を十分に生かすことのできるプロセッシング技術の発展が不可欠である。本稿では,静電相互作用を利用した新規なナノアセンブリ技術について述べ,導電性を有する高分子複合材料の作製例について紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.微構造が材料特性に与える影響
3.静電吸着複合法
4.CNT添加導電性高分子複合材料
5.まとめ


-------------------------------------------------------------------------

Series　連載「生体組織光学」―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで―

-------------------------------------------------------------------------

連載にあたって

-------------------------------------------------------------------------
粟津邦男(大阪大学 大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 教授)


-------------------------------------------------------------------------

Series　連載「生体組織光学」―生体分子との相互作用基礎過程から臨床診断・治療まで― (1)

-------------------------------------------------------------------------

生体組織の光吸収
Absorption Properties of Biological Tissues

-------------------------------------------------------------------------
粟津邦男(大阪大学 大学院　工学研究科　環境・エネルギー工学専攻　教授)
Steven L.Jacques(Oregon Health & Science University Biomedical Engineering and Dermatology Professor)

　レーザー診断・治療に必須の生体へのレーザー相互作用を考える分野が,「生体組織光学:Tissue Optics」といわれるものである。本稿では,生体組織光学の基本的概念について述べる。そのあと,生体組織の光学特性値の1つである吸収係数の定義や基本的概念について述べる。

【目次】
1.光学特性値と光学測定値の違い
2.紫外・可視・近赤外波長域における吸収
3.赤外波長域における吸収
4.吸収係数の定義
5.生体組織内の吸収物質の例―ビリルビン―
6.生体組織の光学特性値
7.まとめ


-------------------------------------------------------------------------


海外‘Niche’ビジネスレポート

-------------------------------------------------------------------------

永世中立国スイスにおけるシェルター普及の訳
Reasons for Thriving Shelters in Permanently Neutralized Country,Switzerland

-------------------------------------------------------------------------
Global IBIS 編集部

【目次】
1.永世中立国スイスにおける家庭用シェルターの普及
2.スイスにおけるシェルター市場
3.Andair AG
4.日本におけるシェルター動向
5.おわりに


-------------------------------------------------------------------------

機能材料マーケットデータ

-------------------------------------------------------------------------

機能性繊維の市場動向
Market Trend of Functional Fiber

-------------------------------------------------------------------------
【目次】
1.概要
2.市場規模
2.1　繊維の世界市場
2.2　機能性繊維市場
(1)　快適性繊維
(2)　ナノ繊維
(3)　炭素繊維
3.企業動向
(1)　東レ
(2)　帝人ファイバー
(3)　旭化成せんい