【特集】ナノ材料の分散・制御技術の最前線

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特集にあたって
Introduction

神谷秀博　(東京農工大学)

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ナノ素材の分散・凝集挙動制御法に関する研究動向
Resent Research Trend of Nanomaterial Dispersion and Aggregation Behavior Control

神谷秀博　(東京農工大学)

　ナノ粒子などナノ素材の液中での分散・凝集挙動の制御法の基礎となる界面構造やナノ粒子・ナノ素材表面間相互作用の基礎的事項を整理しながら, なぜ, ナノ素材の分散設計が困難であるか, 科学的に解説する。その上で, ナノ素材の分散制御法の事例を, 特に生成した粒子界面を各種手法で設計する手法を中心に紹介する。最後に科学的な界面設計に必要な界面相互作用の測定, 分析法について述べ, 評価と制御の両輪の必要性を考える。

【目次】
1. 分散挙動制御法に関する基礎的事項の整理
2. 溶媒物性変化, ポリマー化にも対応可能な界面活性剤の吸着による分散性制御
3. 分散性ナノ粒子のポリマー複合体への応用での留意点と対応策
4. 物理的, 機械的手法による凝集体の分散
5. ナノ素材の分散挙動評価法
6. 終わりに

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ナノ粒子の分散系のレオロジー制御
Rheological Control of Dispersed Nano‒Ceramic Slurry by Mechanical Milling Methods

堀田裕司　(国立研究開発法人 産業技術総合研究所)

　本稿では, マイクロメートルサイズ以下のセラミックス微粒子の分散処理と分散スラリーのレオロジー挙動の関係について述べる。機械的な分散処理方法によって粒子表面状態が異なるため, 分散スラリーのレオロジー挙動は分散処理方法によって影響を受ける。機械的処理としてのボールミル, 湿式ジェットミルによって調製したスラリーは, 前者が固体的挙動, 後者が粘度の低い液的粘性挙動をもつことが, レオロジーによる計測によって明らかになった。分散スラリーのレオロジー制御には, 粒子の機械的処理技術の選択が重要である。

【目次】
1. はじめに
2. 粒子間相互作用力と分散制御
3. 機械的手法によるセラミックス粒子表面
4. 異なる機械的手法によるセラミックス分散スラリーの特徴
　4.1　静的粘弾性測定(クリープ・リカバリー)
　4.2　動的粘弾性測定(周波数依存)
5. 100nm以下のナノ粒子の分散スラリー
6. おわりに

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ナノ材料の凝集性・分散性の評価
Characterization of Dispersibility and Disperse Stability of Nano Materials

武田真一　(武田コロイドテクノ・コンサルティング(株))

　分散性および分散安定性の言葉の定義とそれに基づいた評価手法について紹介した。実用系が粒子濃度の高い系からなることから, 希釈操作を必要としないでそのままの濃度で評価できる手法として, 超音波減衰分光法と遠心沈降分析法について, その原理と応用例を示した。

【目次】
1. はじめに
2. 分散性評価のための液中粒子計測法
　2.1　超音波減衰分光法の原理
　2.2　超音波減衰分光法による評価例
3. 液中分散安定性評価法
　3.1　遠心沈降分析法の原理
　3.2　遠心沈降分析法による評価例
4. おわりに

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カーボンナノチューブ分散剤の開発と複合材料化
Development of Carbon Nanotube Dispersants and Nanotube Composites

中嶋直敏　(九州大学 大学院)

　可溶化/分散カーボンナノチューブ(カーボンナノチューブインク)の開発は, カーボンナノチューブ応用展開の鍵を握っている。本総説では, その現状およびそれらを利用したナノ複合材料のデザイン・創製(既存の複合材料では到達できない新規な物性・機能を示す新しいナノ複合材料創製が可能となる)についてまとめた。

【目次】
1. はじめに―カーボンナノチューブ(CNT)可溶化の重要性
2. 代表的なCNT可溶化剤
3. 金属性SWNTと半導体性SWNTの分離
　3.1　化学反応を利用した分離法
　3.2　クロマトグラフィーを利用した分離法
　3.3　密度勾配超遠心分離(DGU)を利用した分離法
　3.4　特殊高分子による選択的可溶化
　3.5　超分子化合物による分離
　3.6　右巻きSWNTと左巻きSWNTの分離
4. CNT複合材料創製(機能材料創製)
　4.1　CNTと合成高分子との複合化
5. CNT透明フレキシブル導電性フィルム
6. CNTを素材とする新しい燃料電池の構築
　6.1　燃料電池の重要性
　6.2　燃料電池触媒としてのカーボンナノチューブの特長
　6.3　CNTを用いる次世代燃料電池
　6.4　粒径制御による低白金化
7. おわりに

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ナノジルコニア分散材料の開発と応用
Development of Nano‒ZrO2 Dispersed Materials and its Applications

平野杏奈　(第一工業製薬(株))

　ナノジルコニア分散材料は, シングルナノサイズのジルコニア粒子を高濃度で光硬化樹脂に均一に分散させた材料であり, 高透明性と高屈折率を両立したものである。さらに要求物性に応じて光硬化樹脂を変更することが可能である。その特性を生かして, フラットパネルディスプレイにおける光学フィルム用途やレンズ部材用途への開発を進めている。

【目次】
1. 概要
2. 多種多様な特性を持つナノ材料
3. 当社開発ナノジルコニア分散体の特長
　3.1　高透明性
　3.2　粒子の高濃度化
　3.3　屈折率の調整が容易
　3.4　優れた表面平滑性
　3.5　高屈折率と耐光性の両立
　3.6　溶剤使用に対する自由度
　3.7　分散媒となる樹脂のカスタマイズ
4. 次世代の光学材料への応用展開

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ナノ粒子集積化技術による機能性複合材料の開発
Electrostatic Adsorption Assembly Technique of Nano‒Materials to Development of Novel Composite Materials

武藤浩行　(豊橋技術科学大学)

　優れた特性を有するナノ物質を添加物とした革新的な複合材料開発が加速する中で, 「ナノサイズ」の特徴・利点を十分に生かすことができているのか? 本稿では, これらの解答の一つとして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, ナノ物質の活用に関して幾つかの事例を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 微構造制御のための粉末デザイン
3. 静電吸着複合法
4. 集積複合粒子を原料とした機能性複合材料の創製
5. まとめ

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Material Report -R&D-

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半導体ポリマーの分子配向制御と有機太陽電池の高効率化
Control of Molecular Orientation in Semiconducting Polymers for Highly Effi cient Polymer Solar Cells

尾坂　格　(国立研究開発法人 理化学研究所)
瀧宮和男　(国立研究開発法人 理化学研究所)

　本稿では, 有機薄膜太陽電池の高効率化に向けた半導体ポリマーの開発と結晶性・配向性の制御について, 筆者らのグループの取り組みを紹介する。さらに, ポリマーの分子配向に適した構造の素子を用いることの重要性について述べる。

【目次】
1. はじめに
2. 半導体ポリマーの結晶性向上
3. 分子設計による配向制御
4. 分子配向と素子構造
5. まとめ

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ものづくりの“ 奥義” を見極める―伝統技術の科学的解明と未来展望―　第5回

伝統工芸技術を科学する―京都市産業技術研究所の挑戦―
Scientifi c Research of Traditional Japanese Craft Techniques‒Trying in Our Institute( Kyoto Municipal Institute of Industrial Technology and Culture)

小田明佳　((地独)京都市産業技術研究所)
本田元志　((地独)京都市産業技術研究所)
稲田博文　((地独)京都市産業技術研究所)
大藪　泰　((地独)京都市産業技術研究所)

　京都市産業技術研究所は100年以上にわたり, 京都の伝統産業をその技術面から支援してきた。それは伝統工芸技術を科学する眼である。伝統工芸技術の要具である筆の解析, 西陣織に展開される新たな製織技術, さらには京焼・清水焼に代表される陶磁器の絵具の開発について, 最近の研究を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 伝統工芸の要具「筆」の特性を知る
　2.1　筆とは
　2.2　獣毛の力学特性
　2.3　筆の力学特性と官能評価
　2.4　測定法の発展
3. 新たな織の技術で視覚的効果を高める
　3.1　背景
　3.2　錯視を応用した柄のテキスタイル
　3.3　スリットアニメーションを実現したテキスタイル
　3.4　設計指針
4. 発色メカニズムを知り, 新たな陶磁器用絵具の開発へ繋げる
　4.1　吹屋ベンガラの再現と無鉛赤絵具の開発
　4.2　無鉛赤絵の発色メカニズム
5. おわりに

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タッチパネル関係の材料技術トレンド(4)

フレキシブルタッチパネル材料
Flexible Touch Panel Materials

鵜飼育弘　(Ukai Display Device Institute)

　フレキシブルタッチパネル材料の最新技術を紹介する。まず, ディスプレイの進化とフレキシブルディスプレイおよびタッチパネルとプロセス適合性を概説する。ここでは, フレキシブル基板材料への要求事項を明確にし, ナノペーパーの特性と, グリーンイノベーションへの期待を詳述する。フレキシブルタッチパネル材料として, 導電性シリコーンゴム, ナノペーパーを用いた透明電極, 導電性ナノファイバーおよび導電性高分子材料PEDOT:PSSの構造解析を取り上げた。

【目次】
1. はじめに
2. ディスプレイの進化とフレキシブルディスプレイ
3. プロセス適合性
4. フレキシブル基板材料
　4.1　フレキシブル基板材料への要求事項
　4.2　ナノペーパー
5. フレキシブルタッチパネル材料
　5.1　導電性シリコーンゴム
　5.2　ナノペーパーを用いた透明電極
　5.3　導電性ナノファイバー
　5.4　導電性高分子材料PEDOT:PSSの構造解析
6. おわりに