【特集】 建築・構造物を守る機能材料

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新しい鉄系および銅系超弾性合金の開発
Development of New Fe- and Cu-Based Superelastic Alloys

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大森俊洋　東北大学 大学院　工学研究科　金属フロンティア工学専攻　助教
荒木慶一　京都大学 大学院　工学研究科　建築学専攻　准教授
須藤祐司　東北大学 大学院　工学研究科　知能デバイス材料学専攻　准教授
石田清仁　東北大学 大学院　工学研究科　金属フロンティア工学専攻　名誉教授
貝沼亮介　東北大学 大学院　工学研究科　金属フロンティア工学専攻　教授

　超弾性合金は大きな変形に対し原点復元能を有し,制震ダンパーなど,建築・土木分野での研究も盛んに行われるようになってきた。最近見出した鉄および銅合金は加工性に優れ,建築・土木分野における超弾性合金の利用可能性を大きく広げることが期待できる。本稿では,新しい鉄および銅系超弾性合金の材料特性と建築・土木部材としての応用可能性について紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.鉄系超弾性合金
2.1　Fe-Mn-Al-Ni合金のマルテンサイト変態
2.2　Fe-Mn-Al-Ni合金の超弾性特性
3.銅系超弾性合金
3.1　高加工性Cu-Al-Mn合金の合金設計
3.2　Cu-Al-Mn合金の超弾性特性
4.制震部材開発に向けた評価
5.おわりに


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22世紀の建築は化学からはじまる―CO2で固まる砂の構造体の開発―
22-century Architecture begins by Chemical ― The Development of the Structure of Sand Solidifi ed by CO2―

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今川憲英　東京電機大学　教授;TIS & PARTNERS　CEO/iCO2 Lab.　CEO

　人類は鉄を手にして以来,CO2を排出して建築をつくり続けてきた。しかし,自然界の原理を利用した建築をつくることで,これに少しずつストップをかけることができる。本稿は,コンクリートを使用した建築の実例を通して得た知見から,コンクリートに代わる素材として開発に至った,CO2エコストラクチャーについて紹介する。

【目次】
1.新素材開発の背景
1.1　建築の4大素材
1.2　4大素材の構造的特質
1.3　長寿命建築の実現に向けて
2.鉄筋コンクリート構造の特徴
2.1　コンクリート素材の長所・短所
2.2　鉄とコンクリートの相互補強のハイブリッドにも6つの弱点が!
3.CO2エコストラクチャー開発のコンセプト
3.1　CO2エコストラクチャー実現に至る課題
4.CO2エコストラクチャーの特徴
4.1　CO2エコストラクチャーの化学式と機械的性質
4.2　CO2エコストラクチャーの構造的可能性
5.CO2エコストラクチャーの展望
5.1　一夜城プロジェクトUIA2011 TOKYOチルドレンズガーデン
5.2　CO2エコストラクチャー既存ユニットの再使用プロジェクト
5.3　建築原理を体感する遊具のプロジェクト
5.4　沈下地盤復旧プロジェクト
6.まとめ


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建築免震災用積層ゴムの開発
Development of Seismic Isolation Rubber Bearings for Buildings

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鈴木重信　ブリヂストン　インフラ資材開発部長

　建物の免震用積層ゴムとして,新規に開発した2種類の積層ゴムについて概要を説明する。その一つは,減衰性を高めながら,繰り返し変形や温度による特性変化を極力小さく抑えた新高減衰ゴム系積層ゴムであり,もう一つは,鉛プラグでなく,高粘性材料に鉄粉を高充填に混合したプラグを用いたハイブリッドプラグ挿入型積層ゴムである。

【目次】
1.はじめに
2.免震構造と積層ゴム
2.1　免震構造
2.2　積層ゴム
3.新高減衰ゴム系積層ゴム
4.ハイブリッドプラグ挿入型積層ゴム
5.おわりに


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超高強度コンクリートの開発と適用
Development and Application of High Strength Concrete

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陣内浩　大成建設　技術センター　建築構工法研究室　主席研究員

　我が国では,一般的なコンクリートの5〜10倍の圧縮強度をもつ超高強度コンクリートの開発が進み,実際の建物への適用例も増加している。本稿では,このような超高強度コンクリートを利用するメリットやコンクリートを超高強度化する手法について述べるとともに,最新の適用例について解説する。

【目次】
1.はじめに
2.超高強度コンクリートを利用するメリット
3.コンクリートを超高強度化する手法
4.超高強度コンクリートの最新の適用事例
5.まとめ


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大型構造物の損傷を感知する「光るセラミックス」の開発
Elastico-Luminescence Ceramics for Structural Health Diagnosis

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徐超男　(独)産業技術総合研究所　生産計測技術研究センター　応力発光技術チーム　研究チーム長

　微弱な力にも敏感に応じて強い光を繰り返し放出する「応力発光」セラミックスを開発した。構造体表面にこの光る微粒子を分散塗付して発光を調べれば,その面分布から構造体の動的な応力分布が可視化され,表面はもとより内部に存在する構造欠陥,亀裂,破壊の現状や進行方向を瞬時に把握することができる。目に見えないマイクロ亀裂の検出から,橋梁の揺れや毀損部位の診断にも適用できる。

【目次】
1.はじめに
2.力を感知して光る「応力発光セラミックス」
2.1　応力発光とは
2.2　応力発光セラミックス材料
2.3　応力やひずみを感知する「応力発光」センサ
3.応力発光を用いた応力・ひずみ分布の可視化
4.構造物の損傷診断
4.1　金属疲労亀裂の可視化と診断
4.2　配管内の損傷とその危険レベルの可視化
4.3　鉄筋コンクリートのひび割れの可視化と損傷度診断
4.4　供用中の橋梁のモニタリング例
5.おわりに


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Material Report―R&D―

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マイクロ・ナノスプリング材料の創製と機能発現
Properties and Potential Applications of the Micro/Nano-Spring Multifunctional Materials

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陳秀琴　東京理科大学　理工学部　工業化学科　特別研究員
楊少明　東京理科大学　理工学部　工業化学科　特別研究員
酒井秀樹　東京理科大学　理工学部　工業化学科　教授
阿部正彦　東京理科大学　理工学部　工業化学科　教授

　マイクロ・ナノサイズのスプリング/コイルは,3D-へリカル/らせん構造の特異的形態をもち,マイクロデバイス,エネルギー変換材,エネルギー貯蔵材,電磁波吸収材,触覚センサ,アクチュエータ,触媒担体,生体活性化材,電極材など幅広い応用が期待できる革新的新素材である。本稿では,この究極の高度機能性材料の創製,特性および応用の最新動向をレビューする。

【目次】
1.はじめに
2.CMS の合成方法
2.1　カーボン材CMSの合成方法
2.2　そのほかのCMS合成方法
3.CMS単体の物性
3.1　機械特性
3.2　電磁気特性
4.バルク体の特性と応用
4.1　バルク体の燃料電池,エネルギー貯蔵への応用
4.2　バルク体の電磁波吸収特性
4.3　バルク体の生体への応用
4.4　複合材料としての機能と応用
4.4.1　電磁波吸収材
4.4.2　触覚・近接センサ素子
5.これまでの日本と全世界におけるCMS研究の歩み
6.むすび─日本における優位性と将来展望


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有機材料を使用した高性能CMOS の開発
High-performance CMOS Inverters using Solution-crystalized Organic Semiconductors

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竹谷純一　大阪大学　産業科学研究所　教授
添田淳史　大阪大学　産業科学研究所

　最近,簡便な塗布法によって移動度が10cm2/Vs を超える高性能のp型有機トランジスタが得られるようになり,低コスト・フレキシブルで,かつ,これまでより格段に高性能のエレクトロニクス素子開発への期待が高まっている。本研究では,新たにn型有機半導体を塗布して結晶化させるプロセスを開発し,p型デバイスと組み合わせてCMOSインバーターを駆動した。

【目次】
1.はじめに
2.有機電界効果トランジスタの動作機構
3.p型トランジスタとn型トランジスタ
4.塗布法によるPDIF-CN2単結晶n型トランジスタの作製と評価
5.CMOSインバーターの作製と特性評価


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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― (3)

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光散乱の理論を用いた生体組織の光学特性値の算出
Determination of the Scattering Properties of Biological Tissues by Scattering Theory

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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
本多典広　大阪大学 大学院　工学研究科　環境・エネルギー工学専攻
Steven L.Jacques　　Oregon Health & Science University Departments of Biomedical Engineering and Dermatology Professor

　ミー理論を用いた生体組織の光の散乱特性の評価法について述べる。ミー理論とは,任意の大きさの球形の粒子による,光の散乱の強度分布に対する解を得るための理論である。ミー理論を用いて算出した散乱係数μsや異方性因子gから,生体軟組織,および微細構造の換算散乱係数μs’を近似的に算出する方法を述べる。

【目次】
1.ミー理論の概要
2.生体軟組織による光散乱
3.生体の繊維構造による光散乱
4.まとめ


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機能材料マーケットデータ

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プロジェクター用波長変換デバイス
Market Trend of Wavelength Conversion Device for Projector

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【目次】
1.概要
2.市場規模
3.企業動向
4.開発動向