NEDO 低温プロセスで接合可能な新規はんだを開発

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2022年6月24日

 NEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)はこのほど、パナソニックHDが、東北大学、大阪教育大学、秋田大学、芝浦工業大学と共同で、従来よりも低温で電子部品を接合でき、接合後はパワーデバイスに必要な耐熱性が得られるナノソルダー接合材料(新規はんだ)を開発したと発表した。

 低融点金属と

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ブリヂストン 廃タイヤからのイソプレン製造を産学共創

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2022年3月11日

 ブリヂストンはこのほど、産業技術総合研究所(産総研)、東北大学および委託パートナーのENEOS、日揮ホールディングス(HD)とともに、使用済タイヤから合成ゴムの素原料であるイソプレンを高収率で製造するケミカルリサイクル(CR)技術の共創を開始した。2030年までに、社会実装に向けた実証実験を行う。

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の「グリーンイノベーション基金事業/CO2等を用いたプラスチック原料製造技術開発」の実証事業「使用済タイヤからの化学品製造技術の開発」における研究開発項目の1つ「使用済タイヤの低温分解解重合による高収率リサイクル法開発」で、

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東ソーなど 複合プラのCR技術、NEDOの委託事業に

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2022年3月1日

 東ソー、東北大学、産業技術総合研究所、凸版印刷、東西化学産業、恵和興業は28日、共同で複合プラスチックのケミカルリサイクル(CR)技術の実用化を目指した研究開発「複合プラスチックからのモノマー回収液相プロセスの開発」を昨年11月から開始したと発表した。なお同研究開発は、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の「革新的プラスチック資源循環プロセス技術開発/石油化学原料化プロセス開発」委託事業の追加公募で採択されている。

 医薬品や食品など一般に使用されているプラスチックの多くは、多層プラフィルムに

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大陽日酸など 工業炉での燃料アンモニアの燃焼技術開発

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2022年2月7日

 大陽日酸はこのほど、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の「燃料アンモニア利用・生産技術開発/工業炉における燃料アンモニアの燃焼技術開発」事業の委託先に採択された。AGC、産業技術総合研究所、東北大学とともに、2021~2025年度までの5年間で工業炉向けのアンモニア燃焼技術を開発する。

 同社は、2014年から戦略的イノベーション創造プログラムのエネルギーキャリア「アンモニア直接燃焼」の「アンモニア燃焼炉の技術開発」に参画し、アンモニアを工業炉用燃料として使用する場合の技術的課題の解決に取り組んできた。10㎾のモデル燃焼炉で、空気中の酸素濃度を高める酸素富化燃焼とアンモニア・都市ガス混合燃料を組み合せ、火炎の輻射伝熱の能力強化とNOx生成の抑制技術を確立し、加熱炉の環境規制値を達成した。

 今回、AGC横浜テクニカルセンターの建築用ガラス製造設備にアンモニア・酸素燃焼バーナーを導入し、アンモニア燃焼技術の実証試験を行う。ガラスや溶解炉材料への影響を評価するとともに、環境基準を満たすバーナーを開発し、ガラス溶解炉への本格導入を目指す。また将来は、鉄鋼やアルミなど他素材製造工程への展開も検討していく。

積水化成品工業 非フッ素系分散剤、サンプル提供を開始

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2021年10月19日

非フッ素系分散剤の特長

 積水化成品工業はこのほど、東北大学が開発に成功した、フッ素系樹脂粒子を水に分散できる「非フッ素系分散剤」のサンプル提供を開始したと発表した。

 フッ素系界面活性剤は生態蓄積性や環境残留性が指摘され、欧州などで規制が強化されつつある。そのため、フッ素系界面活性剤を代替する非フッ素系分散剤が工業的に求められていた。

 こうした中、東北大学材料科学高等研究所の藪浩准教授(ジュニアPI)は、ムール貝の接着現象に着想を受け、フッ素元素を含有しない代替分散剤の開発に成功。同研究の分散剤を用いることで、疎水性粒子を水に分散させる際に廃液へのフッ素元素の溶出がなく、生態や環境への負荷を低減した工業プロセスが実現できる。

 同社は「テクポリマー」「テクノゲル」を中心とした高機能性ポリマー製品において環境貢献開発に注力しており、その一環として、今回の研究成果を技術導入し、非フッ素系分散剤の実用化を目指す。

 非フッ素系分散剤の特長として、①ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粒子などの低表面自由エネルギー粒子を水に分散可能、②粒子表面を被覆することで水などの環境負荷の少ない多様な溶媒に分散可能、などがあげられる。

 同社は、非フッ素系分散剤のサンプル提供を開始しており、製品化に向けた市場開発を進めていく。そして様々な分野に応用展開を進めることで、「環境リーディングカンパニー」として環境保全に積極的に貢献していく。

JFEスチールなど 低炭素型コンクリート実用化が前進

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2021年8月30日

 JFEスチールはこのほど、東北大学、日本大学と共同で寒冷地でも適用可能な独自のアルカリ活性材料「ジオポリマー」の開発に成功し、西松建設と共和コンクリート工業を加えた5者で早期実用化に向けた試験体制を構築した。

 ジオポリマーは、製造時に排出するCO2を通常のコンクリートに比べて75%以上削減できる一方、混合時の粘性が高く固まりやすく、耐凍害性が著しく低く、温暖な地域でしか利用できないという課題があった。

 今回、従来のジオポリマーがセメントの代替にしている水ガラスとフライアッシュ(石炭灰)を、アルカリ水、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末(製鉄副産物)にして、その配合量の最適化と高炉スラグ細骨材の活用、特殊な混和剤の適用などにより、流動性を安定的に確保しつつ耐凍害性を大幅に向上させた独自のジオポリマーを開発した。凍結融解試験ではJIS規定の300サイクルでもほとんど劣化せず、凍結防止剤の影響を想定した塩水環境下でも従来品を大幅に超える凍結融解抵抗性を示した。これにより、寒冷地や山間部などでもジオポリマーを制約なく適用でき、コンクリート分野でのCO2排出量を大幅に削減することが可能となる。

 今後、西松建設とはコンクリートの施工性について、共和コンクリート工業とはプレキャスト製品への適用について実用化に向けた試験を開始し、寒冷地を含めた実環境での検証を進めていく。

 

日本製鉄など 常圧CO2からプラスチックの直接合成に成功

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2021年8月3日

 日本製鉄、大阪市立大学、東北大学はこのほど、脱水剤を用いずに、常圧CO2とジオールから脂肪族ポリカーボネートジオール(PCD)の直接合成を行う触媒プロセスの開発に世界で初めて成功したと発表した。なお、今回の研究成果は、「Green Chemistry(IF=10.18)」にオンライン掲載されている。

 PCDはプラスチックに代表されるポリウレタン合成の重要中間体であり、現在、ホスゲンや一酸化炭素を原料にして合成されているが、これら原料は有毒なため、グリーンケミストリーの観点から原料を代替する技術の開発が求められている。代替原料にCO2を用い、ジオールと反応させてPCDを合成する手法は、水のみを副生するグリーンな反応系として注目されているものの、高収率を得るには、高圧CO2や脱水剤を用いる必要があった。

 こうした中、今回の研究で見出だした手法はこれら課題を克服するもので、酸化セリウム触媒を用い、ジオールに常圧のCO2を吹き込むことにより、生成した水を反応系外に除去することが可能になり、目的のPCDを高選択率かつ高収率で得ることに成功した。

 同技術により、添加剤を用いず、常圧のCO2を化学変換できる新しい触媒プロセスを提供する。また、沸点が水の沸点よりも十分高い基質であれば適用可能であると考えられ、LIBの添加剤やポリマー合成用原料として有用な有機カーボネート、カーバメート、尿素などの合成にも展開できると想定される。CO2から様々な化学品合成ルートを確立することで、CO2の化学固定化に寄与する触媒プロセスになることが期待される。

 3者は今後、実用化に向けた固体触媒の改良、スケールアップを含めたプロセス検討を行いながら、さらに研究開発を進めていく。

ユーグレナ 東北大学病院に免疫機能の研究拠点を開設

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2020年10月16日

 ユーグレナはこのほど、東北大学と新たに共同研究契約を締結し東北大学病院内に「東北大学病院ユーグレナ免疫機能研究拠点」を開設すると発表した。東北大学と共同で行ってきた微細藻類ユーグレナの機能性研究を、メディカル分野へと拡張し、大学病院との協働でより積極的なメディカル分野の研究開発を目指す。

 これまでの免疫関連研究で、ユーグレナに含まれるβ-1,3-グルカンの一種パラミロンが免疫機能に関与してインフルエンザ症状を緩和する効果を確認。昨年からは、同大学の未来型医療創造卓越大学院プログラムを通じてメディカル分野の技術開発と社会実装などヘルスケア領域の技術開発に取り組んでいる。

 これをさらに拡張する目的で、同大学病院内の課題解決型研究開発実証フィールド「オープン・ベッド・ラボ」に「東北大学病院ユーグレナ免疫機能研究拠点」を開設。大学病院の研究開発インフラを活用し、メディカル分野の研究開発活動を加速させる。

 共同研究の内容は、免疫機能分野では、免疫関連バイオマーカーの探索、免疫応答の機能評価、免疫訴求製品の処方検討の3テーマを予定する。メディカル領域では、マイクロニードル活用の医療機器開発と新型コロナウイルス感染症ワクチンの開発。そして研究シーズのインキュベーションとしては、東北大学のもつ技術シーズのメディカル分野への応用可能性を調査し、対象技術の事業価値評価やハンズオン投資の可能性を検討していく。

 同社はヘルスケア分野の研究開発や事業を推進し、持続可能な健康を実現する商品やサービスの開発を通じて社会貢献を目指す考えだ。

『東北大学病院ユーグレナ免疫機能研究拠点』(オープン・ベッド・ラボ)イメージ写真(提供:東北大学病院)
「東北大学病院ユーグレナ免疫機能研究拠点」(オープン・ベッド・ラボ)イメージ写真(提供:東北大学病院)

東工大ら 強誘電体の薄膜化で不揮発性メモリの応用期待

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2020年10月13日

 東京工業大学と産業技術総合研究所、東北大学はこのほど、最高の強誘電性をもつ窒化アルミニウムスカンジウム=(Al,Sc)N=について、Sc濃度を下げると強誘電性が増加しかつ10㎚の薄膜でも強誘電性を保持することを世界で初めて確認したと発表した。低消費電力で動作する不揮発性メモリへの応用が期待される。

 強誘電体は、電圧の印加方向に従って安定な結晶状態(分極状態)を取り、電源切断後もその分極状態を保持する物質。無電力で分極状態を保持するため、不揮発性メモリ(無電源の記憶保持素子)を作製できる。酸化ハフニウム系などの強誘電体が交通系ICカードなどに広く実用化されているが、複雑形状の基板への3次元膜の作製が難しく、一部の用途に限られてきた。

 現在スマートフォンの高周波フィルターに使われている(Al,Sc)Nは、膜厚150㎚で高い強誘電性を示すが、メモリ動作の低消費電力化のために薄膜化した場合、「サイズ効果」による強誘電性の喪失が懸念されていた。

 (Al,Sc)Nは気相のScとAl金属を窒素ガスと反応させて作るが、今回ScとAlの比率を変えて試料を作製。その結果、Sc濃度が低いほど残留分極値(電源切断後に残る静電容量)が大きく、抗電界(分極状態の反転に必要な電圧)と最大電界(印加できる電圧)の差が広がり、分極状態を安定して繰り返し反転できることも分かった。薄膜化についても、膜厚48㎚まで残留分極値は変わらず、9㎚でも強誘電性を示すことを非線形誘電率顕微鏡法で確認した。

 (Al,Sc)Nは最大級の強誘電性を持ち、使用温度は最も高く、作製も容易。動作電力は最小で、データ保存にも電力消費しない不揮発性メモリである。さらに3次元形状への成形が不要で電極で挟むだけの単純構造のメモリができ、コスト削減につながる。今後、広い用途のメモリへの応用が期待できる。さらに(Al,Sc)Nの圧電性に分極方向の制御も加わり、従来にない新規応用も期待できる。

 

NEDOなど 温泉水でも熱交換が可能な熱交換器を開発

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2020年10月6日

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)、東北大学、馬渕工業所、小浜温泉エネルギーはこのほど、温泉スケールと呼ばれる固形物が析出しやすい温泉水でも安定した熱交換が可能な熱交換器を開発し、1カ月間の温泉熱回収の実証試験に成功した。

 今回開発した熱交換器は、熱交換器に付着した温泉スケールを自動的に取り除くことで、熱交換の効率を維持することが可能。これにより温泉水の熱交換器のメンテナンスコストの低減が見込める。また、温泉水以外にも、汚泥を含む工場温排水や藻類・貝類を含む海水・河川水など、様々な分野の熱交換に応用でき、未利用熱や再生可能エネルギーの利用促進が期待される。

 一般的に温泉水はカルシウムや硫黄などの溶解成分を含み、熱交換器の伝熱面上に温泉スケールが析出し、熱交換を阻害することがある。そのため、頻繁な清掃が必要で、メンテナンスコストが高いことが課題だった。

 こうした中、NEDOなど4者は「NEDO先導研究プログラム/エネルギー・環境新技術先導研究プログラム」に基づき、伝熱面を回転させ、そこに羽根を押し当てることで伝熱面に析出した温泉スケールを剥ぎ取れるようにした熱交換器を開発。これにより、表面を常時温泉スケールが付着していない状態に保つことを可能にし、熱交換の効率を維持することができる。また、小浜温泉(長崎県雲仙市)で1カ月間の熱交換実験を行った結果、伝熱面からの温泉スケールの除去と熱交換効率の低下抑制に成功した。

 今後、スケールアップした熱交換器を開発し、長期間(3カ月を予定)の現地実証試験を行うことで、さらなる耐久性向上のための検証を行うほか、熱交換器の高性能化のための研究開発を行う。

実証試験の様子
実証試験の様子