東レはこのほど、「分子シミュレーションを用いたフッ素ポリマーの界面自由エネルギー予測技術の開発」で、日本化学会から「第26回技術進歩賞」を受賞した。同社の受賞は6年ぶり6度目となる。
今回の受賞は、スーパーコンピュータを活用した大規模な分子シミュレーションにより、フッ素ポリマーの接触角と液体の界面自由エネルギーを定量的に予測することに世界で初めて成功し、分子レベルでの表面構造設計技術を開発したことで開発期間の短縮が期待される点が評価された。
界面自由エネルギーは、吸着・接着・毛管現象など多様な現象を支配することで知られている。中でも吸着は分離膜の分離性能を決定する主要因であり、水処理膜のファウリング（汚れ成分の膜表面への吸着が引き起こす目詰まり）や気体分離膜の分離性能を左右するガス分子の膜への吸着など、分離の基礎科学を理解する上で重要な熱力学量。
界面自由エネルギーの評価には一般的に接触角測定が利用され、簡便な測定手法ながら表面の官能基や形状を高精度で測定できる。しかし、マクロな接触角とミクロな分子レベルでの表面構造との相関の明確化が容易ではないため、分離膜設計のコンセプト実証は試行錯誤的に進めざるを得ず、開発期間が長期化する一因となっていた。
東レは、NEOD（新エネルギー・産業技術総合開発機構）が進める「超先端材料超高速開発基盤技術プロジェクト」の、先端素材高速開発技術研究組合に参画。名古屋大学との共同研究を通じて、長年培ってきた独自の分子シミュレーション技術を深化させ、モデル材料として水処理膜製造に用いられるフッ素ポリマーを選択し、大規模分子シミュレーションによる界面自由エネルギーの定量的予測を実現した。
同技術は、分離膜だけでなく界面接着強度の制御などにも応用可能であり、汎用的な高分子表面の設計技術となり得るため、将来にわたり高分子素材産業の発展に大きく貢献していくことが期待される。同社は今後、シミュレーションやインフォマティクスを活用したデジタル材料設計の発展を進めていく。