高機能・ライフサイエンス・原料・素材

慶大・東大　実験とMI融合で効率化、LIB負極材を開発

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2019年9月13日

　慶應義塾大学と東京大学の研究グループはこのほど、実験主導型のマテリアルズ・インフォマティクス（MI）により、リチウムイオン二次電池（LIB）の負極となる世界最高水準の性能をもつ有機材料の開発に成功した。

　同研究では有機材料の新たな設計指針を確立するとともに、極めて少ない実験数で高容量・高耐久性の材料が得られる手法を示した。同開発は、科学技術振興機構（JST）の戦略的創造研究推進事業「さきがけ」によるもの。

　電池の省資源化に向けて、LIBの負極として金属を使わない有機材料が求められるが、従来は研究者の試行錯誤や経験と勘で探索されており、設計指針は明らかでなかった。

　一方、MIは研究者の経験と勘の関与を減らすための手段だが、一般的に、大規模なデータ（ビッグデータ）に対して機械学習を行うため、実験科学者の小規模な自前データや経験知をどう活用するかに課題があった

　。そこで、慶大理工学部の緒明佑哉准教授らの研究グループは、東大大学院新領域創成科学研究科の五十嵐康彦助教らと共同で、小規模でも比較的正確な実験データと実験科学者の経験と勘を融合した「実験主導型MI」の手法を探索した。

　具体的には、まず16個の有機化合物について負極としての容量を実測し、容量を決定づけている少数の要因をスパースモデリングで抽出した。スパースモデリングとは、現象を説明する要因は少数（スパース）であるという仮定に基づき、適切な規範に従ってデータに含まれる主要因を抽出するデータ科学的手法の一つ。

　この学習結果をもとに、抽出した因子を変数とした容量予測式（予測モデル）を構築。次に、市販の化合物の中から、研究者の経験と勘も交えながら、負極としてある程度の容量が見込まれる11個の化合物を選び、実験をする前に容量の予測値を算出した。

　予測値の高かった3個の化合物について容量を実測すると、2個の化合物で高容量を示した。さらに、そのうちの1つであるチオフェン化合物を重合すると、容量・耐久性・高速充放電特性が向上した高分子の負極材料が得られた。

　同研究では、少ない実験データ、研究者の経験と勘、機械学習を融合し、高性能な材料の探索に成功したことから、材料探索を効率化する上で、実験科学とMIの融合の有効性を明らかにした。また、今回確立した有機負極材料の設計指針により、さらなる性能向上や新物質の発見が期待されている。

DNP　モノマテリアルで金属調のラミチューブ販売開始

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2019年9月13日

　大日本印刷（DNP）は12日、リサイクルに適したモノマテリアルでありながら、高級感のあるメタリック調の意匠を実現したラミネートチューブ＝写真＝を開発したと発表した。DNP ラミネートチューブ

　これまで、PEフィルムとアルミ蒸着PEフィルムを積層したパッケージは、モノマテリアルのためリサイクル適性に優れているものの、一般的な加工技術では輝度感が薄れ、メタリック調の輝きが損なわれてしまうという課題があった。

　この課題に対しDNPは、長年培った蒸着技術とプラスチックフィルム積層技術により、PE樹脂の選定とアルミ蒸着、フィルム積層方法に工夫を加えることで、モノマテリアルでありながら、金属のような高級感のあるメタリック調の意匠を実現した。今後、同社は、今回開発したラミネートチューブを、東南アジアをはじめ国内外のマーケットに広く販売していく。

　また、欧州や米国、アジア諸国や日本国内など、世界各地の事情に合わせて確立されていくリサイクル関連の状況に合わせて販売を強化。パーソナルケアや化粧品、食品、ホームケア、工業分野のメーカーなどに販売し、2022年度に年間10億円の売上を目指す。

凸版印刷など　吊り下げ型商品陳列什器に対応、「スマートシェルフ」開発

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2019年9月12日

　凸版印刷はこのほど、タカヤ（岡山県井原市）と共同で、吊り下げ型の商品陳列什器に対応した「スマートシェルフ」を開発したと発表した。読み取り精度の向上や、在庫管理システムのブラッシュアップを進め、2020年度以降の販売開始を目指す。

「スマートシェルフ」の全体イメージ（左）と読み取りイメージ
「スマートシェルフ」の全体イメージ（左）と読み取りイメージ

　少子高齢化による人手不足や働き方改革が大きな社会問題となっており、特に流通・小売業界では、業務効率化や顧客満足度の高いサービスを少人数で提供していくことが喫緊の課題となっている。

　こうした課題に対し凸版印刷は、商品管理の低価格ICタグ「SMARTICS‐U（スマーティックス・ユー）」を活用した陳列棚「スマートシェルフ」を開発・提供。店頭での棚卸業務や、接客業務の省人化・効率化を支援している。

　「スマートシェルフ」は、外装パッケージにICタグが貼付・内蔵された商品を取り出すと、それを自動で検知し、陳列された在庫が減少したことをリアルタイムで認識することが可能な陳列棚である。

　従来の「スマートシェルフ」では、シート型のアンテナの上に商品を置くことで、商品の有無の検知を行っていたが、今回の開発品では、吊り下げフックの部分にアンテナを装着しているため、任意の箇所で陳列が可能になる。

　また、デジタルサイネージを組み合わせることで、商品を手に取った瞬間にその商品の説明や関連広告の表示が可能。従来は店員が行っていた、商品の詳細説明や、関連商品の提案業務の省人化を実現する。

　凸版印刷は、今後も「スマートシェルフ」をはじめ、ICタグなどを利用し無線通信で情報のやりとりをする、RFIDを活用した省人化ソリューションを提供していく。なお同サービスは、東京ビッグサイトで開催される「第21回 自動認識総合展」（9月11～13日）の凸版印刷ブースにて展示されている。

NEDOなど　インドネシアで電動車向け電池シェア実証研究

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2019年9月12日

　新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）はこのほど、助成事業で本田技研工業、パナソニック、パシフィックコンサルタンツ、HPP Energy Indonesiaの4社が、インドネシアでの電動モビリティー向けバッテリーシェアリングシステムの実証研究を開始したと発表した。

　同実証研究では、電動二輪車から着脱・持ち運び可能なバッテリーをユーザー間でシェアすることによる充電時間の短縮効果や、ICTを活用したバッテリー稼働状況の集中管理を含めたシステム全体の有効性を検証する。実証で得られた結果をもとに、同システムを用いたビジネスモデルの確立を図り、インドネシアでの電動モビリティーの普及とともに環境負荷低減を目指す。

　インドネシア政府は、2025年までに1次エネルギー源による石油の割合を現在の49％から22％以下に低減させる目標を掲げている。また、同国の二輪車・四輪車保有台数は東南アジア第1位で、自動車向け燃料費補助金による財政圧迫と大気汚染の進行を理由に、自動車の石油燃料消費量削減への関心が高く、2025年に電動二輪車210万台、電気自動車（EV）2200台の生産を目指している。

　しかしながら、それら電動モビリティーの普及には長い充電時間を短縮することが課題であることに加え、使用後のバッテリーの再利用まで見据えた取り組みが必要。現在、同国での二輪車・四輪車市場では、主流を占めている日本が同国に果たすべき役割は大きいと言える。

　こうした中、NEDOはインドネシアでの電動モビリティー普及の課題解決を目的としたバッテリーシェアリングシステムの実証事業を立ち上げ、分散型エネルギー資源としての可搬型蓄電池シェアリング実証研究の実施について、インドネシア工業省と基本協定書（MOU）を締結。NEDOが助成先として選定した4社が、インドネシアで電動モビリティー向けバッテリーシェアリングシステムを構築し、今回、同システムの実証研究を開始した。

　具体的には、バンドン市とデンパサール市に設置した充電ステーションで、電動バイクユーザーがスマートフォンアプリなどを通じてバッテリーをシェアする方式を導入する。また、西ジャワ州西バンドン県タングシジャヤ村では、バッテリー単体の2次利用サービスに関する実証も行う予定だ。実証期間は2021年2月まで。

積水化学　独モーターショーでコンセプトカーを初公開

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2019年9月12日

　積水化学工業の高機能プラスチックスカンパニーは11日、ドイツで開催される世界最大のモーターショー「IAA2019（フランクフルトモーターショー）」で、同社グループの技術を搭載するコンセプトカーを初めて公開すると発表した。開催期間は12~22日。

フランクフルトモーターショーに出展するコンセプトカー
フランクフルトモーターショーに出展するコンセプトカー

　同社は総合素材メーカーとして、車両・輸送分野についてもさまざまなソリューション提供が可能なことを訴求するため、新製品を含む約40種類の製品を搭載したコンセプトカーを製作。外観からは見えない中間素材が多い中、自動車での使用部位や役割・機能をより分かりやすく理解してもらえるように、設計上の工夫を施した。

　搭載製品として、「合わせガラス用中間膜」「ポリオレフィンフォーム」「カラーカーボン」「放熱グリス」などを採用する。

　合わせガラス用中間膜は、ガラスの貫通・飛散防止や紫外線カットのため、自動車ガラスに使用されるフィルム。同社では基本機能に加え、遮音・遮熱・HUD（ヘッドアップディスプレイ）対応などの高機能を付与した中間膜の開発・販売に注力しており、自動車向け合わせガラス用中間膜全体での世界シェアは約40％とトップを誇る。

　コンセプトカーには、フロントガラス全面に情報を表示できる「自発光機能」をもつ中間膜を採用した。自発光中間膜については、建築向けに2021年度の上市を、自動車向けではフロントガラスやサイドガラスへの採用活動を進め、2020年度の上市を目指す。

自発光中間膜（左上）と光透過性フォーム
自発光中間膜（左上）と光透過性フォーム

　ポリオレフィンフォームは、従来なかった光透過性を付与した開発品を搭載。特にインパネまわりを中心に内装のデザイン性を向上させる素材として、今後は各自動車メーカーに向けて提案を進めていく。

　カラーカーボンは、炭素繊維のテキスタイルに金属をスパッタリングした素材。金属の種類によって様々な色を表現できるため、カラーカーボンを使ってCFRP成型品を生産すると、塗装せずに高いデザイン性を実現できる。コンセプトカーの側面部分などに使用した。

　室温で硬化可能なシリコーン放熱グリスは、電気自動車の動力源として搭載されるバッテリーの熱対策としての提案を進めている。同社グループの放熱材料は、高い熱伝導性に加え、塗布設備に対する耐摩耗性や製品そのものの低アウトガス性能により、各自動車メーカーやリチウムイオン電池メーカーから高い評価を得ている。2020年春～夏ごろに稼働予定のオランダでの工場新設により、世界トップシェアを目指す。

日本触媒　バイオベンチャーと業務提携、増資を引き受け

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2019年9月11日

　日本触媒は10日、TAK‐Circulatorと、TAK‐Circulatorが開発したステロイド抵抗性難治重症喘息を対象とした核酸医薬品「TAKC‐02（開発コード）」（Gapmer型アンチセンス核酸）について、共同商業化契約を締結したと発表した。

　同剤は好中球や好酸球の遊走・浸潤に関与する生理活性物質を制御し、気道炎症を抑制することが期待されており、特に好中球性の重症喘息薬としては初めての薬剤となる。また、これを機にTAK‐Circulatorの第3者割当増資を引き受けることで合意、出資を完了した。

　TAK‐Circulatorは、東京大学保有の革新的な研究シーズを事業化し、皮膚細菌叢解析サービスであるマイクロバイオーム事業と、核酸医薬などの創薬事業を展開。TAK‐Circulatorの核酸医薬創薬開発を促進するため、日本触媒は2016年に出資し資本提携を行った。

　その後、両社は核酸医薬の開発・製造の面で業務提携を実施するため協議を推進。TAK‐Circulatorで開発候補品「TAKC‐02」が創出された後、前臨床試験の準備が進み、日本触媒では受託製造環境整備が進んだことで、今回、共同商業化契約の締結と出資拡大に至った。

　今回の業務提携では、主にTAK‐Circulatorが非臨床試験・臨床試験の実施や承認申請を担い、日本触媒は治験薬製造と各臨床試験、承認申請を支援することで、共同で「TAKC‐02」の早期商業化を目指す。

　GMP（適正製造規範）原薬の製造は、日本触媒が今年7月に竣工式を行った中分子原薬合成施設で行う計画で、2020年からGMPでの製造を本格的に開始する。日本触媒は、今回の提携を通じて核酸医薬品の開発を推進することにより社会への貢献を目指すとともに、健康・医療事業の発展に取り組んでいく考えだ。

東大など　金属性プラスチック実現、イオンで電子を制御

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2019年9月10日

　東京大学と科学技術振興機構（JST）、産業技術総合研究所（産総研）はこのほど、世界で初めてイオン交換が半導体プラスチックでも可能であることを明らかにしたと発表した。

　イオン交換は古くから水の精製、タンパク質の分離精製、工業用排水処理などに応用されている。今回の研究では、極めて普遍的なイオン交換を使い、半導体プラスチックの電子状態を制御する革新的な原理を明らかにした。また、この原理を利用して、半導体プラスチックの電子状態を精密に制御し、金属的な性質を示すプラスチックの実現にも成功した。

　半導体中の電子の数やエネルギーは、半導体の結晶の中に少量の不純物（ドーパント）を添加することで制御することができる。不純物ドーピングはエレクトロニクスデバイスを支える最も重要な半導体技術で、半導体プラスチックにも適用されており、電気が流れるプラスチックである導電性高分子は、さまざまな電極材料や機能性コーティング剤として産業応用が拡大されつつある。

　しかし、ドーパント分子は大気中の水や酸素と反応して、ドーパントとしての機能が簡単に失われてしまうため、この酸化還元反応の制約を乗り越えることが望まれていた。

　東京大学大学院新領域創成科学研究科の山下侑特任研究員、竹谷純一教授（産総研・東大先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ研究員など兼務）、渡邉峻一郎特任准教授（JST戦略的創造研究推進事業研究員など兼務）の研究グループは、これまで半導体プラスチックとドーパント分子の二分子系で行われていたドーピング手法に対し、新たにイオンを添加することで、従来よりも圧倒的に高い伝導性をもつ導電性高分子の開発に成功した。

　さらに適切なイオンを選定することで、イオン変換効率がほぼ100％になること、ドーピング量が増大することも明らかにした。このように高いドーピング量をもつ半導体は、金属のような電気抵抗の温度依存性を示すことも分かった。

　イオンは低い電圧で大量の電荷を駆動・蓄積でき、他の化学種との高い反応性をもつ。電子もイオンも電荷を運ぶ媒体であるため、両方の特徴を生かしたイオントロニクスの研究が盛んに行われているが、今回の研究で実現した金属性プラスチック内のイオン交換反応により、イオントロニクスデバイスの実現を大きく前進させることが期待されている。

ブリヂストン　タイヤ軽量化で新技術、CO2削減に貢献

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2019年9月10日

　ブリヂストンはこのほど、タイヤ重量を軽量化することで、タイヤの転がり抵抗を大幅に低減できる新技術「Enliten（エンライトン）」を開発した。

　この技術は3次元形状革新サイプによるパターンブロック挙動最適化と、最新シミュレーション技術を活用した接地形状最適化により、車両のハンドリングなどの運動性能、タイヤライフに繋がる摩耗性能を維持しながら、タイヤに使用する部材を削減した。

　これにより、タイヤサイズ225/40R18の比較で、従来の乗用車用タイヤに比べ約20％の軽量化、約30％の転がり抵抗の低減を可能にした。

　地球温暖化や資源枯渇は、環境面だけでなく、自動車などの産業界でもグローバル規模の課題となっている。欧州では自動車から排出されるCO2を削減するため、自動車メーカーに対して、より厳しいCO2削減目標を設定している。

　「エンライトン」はタイヤ革新技術として、「省資源化」と「転がり抵抗の低減」により、ガソリン車の走行時に、タイヤ起因によるCO2排出量を約30％削減することが可能。電気自動車の一回の充電で走行できる距離（航続距離）を延ばすことを通じて、環境負荷低減とモビリティ社会に貢献する。

　同社はCSR体系「Our Way to Serve」の中で、「Environment（環境）」「Mobility（モビリティ）」を、重点的に貢献していく領域としている。今後もイノベーションと先進技術、画期的なソリューションを通じて、事業と環境保全を両立しながら顧客価値を提供し、人々がより快適に移動し、生活し、働き、楽しむことに貢献していく考えだ。

帝人　繊維複合材料使い折りたたみ可能な構造体開発

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2019年9月6日

　帝人と帝人グループで先端的なコンポジット製品の設計、加工技術開発、試作を手掛けるジーエイチクラフトは、FRP（繊維複合材料）を用いて、折り紙のように折りたたむことができる構造体「ORIBAKO」（折箱）を開発した。

「ORIBAKO」のヒンジ部分（左上）と大型構造物の試作品
「ORIBAKO」のヒンジ部分（左上）と大型構造物の試作品

　「ORIBAKO」は、FRP製のパネルとヒンジ（ちょうつがい）を貼り合わせた多面体の構造物。FRP製であるため軽量で、運搬や設置場所での展開・設置・撤収、保管などを容易に行うことができる。

　そして、ヒンジ部分に柔らかい樹脂を使用したFRPを用い、伸縮性や曲げに対する優れた剛性、耐久性、密閉性を付与することにより、小さな箱物や簡易的な建造物など様々な大きさ・形状の構造体を折り紙のように簡単に折りたたみ、繰り返し使用することができる。

　また、帝人が長年培ってきた独自のFRP技術を駆使し、パネル部分とヒンジ部分とを一体化させて気密性を担保することで、段差のないシームレスな表面を実現。さらには、用途に合わせてパネルとヒンジに用いる素材の組み合わせを変えることにより、吸音性や断熱性、衝撃吸収性、振動吸収性といった特性を付与することも可能だ。

　両社は、6日までパシフィコ横浜で開催中の「SAMPE Japan 先端材料技術展 2019」で、「ORIBAKO」製の大型構造物の試作品を初展示。これは、CFRP（炭素繊維複合材料）製のパネルにGFRP（ガラス繊維複合材料）のヒンジを貼り合わせた約11?の簡易型ブースで、約40㎏と軽量であるため、重機や工具を使用することなく大人二人で簡単に設営することができる。

　両社は、今後、「ORIBAKO」の改良を重ね、使用する素材のバリエーションを拡充することにより、天井にソーラーパネルを搭載したエネルギーの自給が可能な簡易的な室内スペースや、密閉性が求められる物品などにも対応可能な輸送用のコンテナなどの幅広い用途に向け、2022年までに実用化を目指す。

　帝人グループは、多様化する社会のニーズに応えるため、今後も設計・デザイン・成形プロセスを開発することにより、高機能素材や複合化技術を強みとしたマルチマテリアルでの事業展開を強化し、長期ビジョンである「未来の社会を支える会社」を目指していく。

DNP　植物原料50％使用のラミネートチューブを開発

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2019年9月5日

　大日本印刷（DNP）はこのほど、植物由来の原料を50％使用し、チューブ胴体の薄層化によりプラスチック使用量を削減することで、環境に配慮したラミネートチューブを開発したと発表した。

新開発のラミネートチューブ
新開発のラミネートチューブ

　今回開発したラミネートチューブは、チューブ胴体の全ての層と、肩にあたる部分と注出口に植物由来原料を使用し、キャップを除く全体のうち約50％を植物由来原料で代替した。

　さらに、使用中の自立性や使いやすさを維持しながら胴体の薄層化を実現するため、材料設計に工夫を凝らすことで、従来製品に比べてプラスチック使用量を大幅に削減。これにより、CO2排出量を従来比約35％削減した。

　同社が展開する環境配慮パッケージシリーズ「GREEN PACKAGING」の主要製品群の1つが、今回の「DNP植物由来包材バイオマテック」シリーズ。サトウキビから砂糖を精製した際の副産物（廃糖蜜）などの植物由来原料を1部に使用したバイオマスプラスチック製品だ。

　植物は生育の過程で、光合成によってCO2を空気中から取り込むため、パッケージ使用後の焼却時に出るCO2と相殺することが可能で、製品ライフサイクル全体でCO2の削減に貢献する。同シリーズについては、2010年から開発に着手し、現在、食品や日用品などの包装材で広く使用されている。

　同社は、「持続可能な原料調達」「CO2の削減」「資源の循環」という3つの価値を追求することで、循環型社会の実現と環境負荷の低減に向け取り組んでいる。今回開発したラミネートチューブをトイレタリー・化粧品や食品メーカーに販売し、来年度に年間20億円の売上を目指す。