最新技術動向

健康寿命の延伸に寄与するバイオマテリアル開発ストーリーとなる本連載。後編では、人工股関節の長寿命化を実現に繋がった、関節面で生じる摩耗粉を軽減するMPCポリマー表面処理に注目します。人工股関節では、関節面から生じるポリエチレン摩耗粉が引き起こす人工股関節のゆるみなどの合併症は大きな課題でした。この摩耗粉を低減する材料探索のなか東京大学医学部附属病院の医師で東京大学の茂呂特任教授は、同じ東京大学の石原名誉教授のMPCポリマーの研究内容を知り、すぐさまコンタクトをとります。後編では、引き続き京セラ株式会社の京本氏、東京大学の茂呂氏および石原氏に、MPCポリマーを人工股関節に活用することになったきっかけやMPCポリマー表面処理の効果についてお伺いします。

人工股関節とは、股関節を人工関節に置き換えたものであり、健康寿命の延伸の重要な条件である歩行機能を保つための治療法の一つです。人工股関節の課題は、一般的に15〜20年とされる生体内における「耐用年数」であり、耐用年数経過後や不具合が生じた際に行われる再手術が患者にとって負担の大きいものでした。京セラ株式会社は2001年より東京大学と共同で「長寿命型」の人工股関節の開発に取り組み、完成した人工股関節は2011年に厚生労働省より製造販売承認を取得し、これまでに国内で7万6,000例以上（2021年12月現在）の手術に使用されています。今回は、健康寿命の延伸に寄与するバイオマテリアル開発に注目し、2回にわたって同研究開発を主導した京セラ株式会社研究開発本部メディカル開発センターの京本氏、東京大学医学部附属病院の医師で東京大学の茂呂特任教授、東京大学の石原名誉教授に話を伺いました。前編では、人工股関節の長寿命化の鍵となったMPCポリマーの概要についてご紹介します。

2022年１月26〜28日の3日間、東京ビッグサイトにて「第16回 再生可能エネルギー世界展示会＆フォーラム RENEWABLE ENERGY 2022」が開催されました。本展示会では、省エネ・再エネのようにエネルギーをうまく活用することで化石資源の消費抑制を図り、地球温暖化の防止と持続可能な社会の実現を目指すための様々な技術が紹介されていました。今回は、「太陽光パネルお掃除ロボット」、「プラスチック製雨水貯留浸透施設用ブロック」、「肌になじみやすい特殊ポリレフィン」および「様々な素材に適用できるメッキ用プライマー」の展示内容を紹介します。

2022年１月26〜28日の3日間、東京ビッグサイトにて「ENEX2022 第46回 地球環境とエネルギーの調和展」が開催されました。本展示会は、「エネルギーミックスで加速する脱炭素社会」をテーマとする需給一体型のエネルギーに関する総合展であり、脱炭素社会の実現に欠かせない省エネ、エネルギーマネジメントやデジタル技術、再生可能エネルギー商材などが出展されていました。今回は、「廃プラスチックのカーボンナノチューブ変換技術」と「環境振動を利用した発電素子」、「銅ドーピングを最適化したマグネシウム・アンチモン系熱電変換モジュール」および「農業用水の高低差を利用したナノ水力発電ユニット」の展示内容を紹介します。

2022年１月26～28日の3日間、東京ビッグサイトにて「nano tech 2022 国際ナノテクノロジー 総合展・技術会議」（オンライン展示は2021年11月26日～2022年2月28日）が開催されました。カーボンニュートラルや次世代の半導体など、新たな時代を牽引しうる存在として期待されるナノテクノロジーやそうした素材を扱う企業が一堂に会し、素材の管理や観察、加工の技術などさまざまな展示が行われていました。今回は、グラフェンでできた不燃性バッテリー、DELL複合加工技術、プロペラレスな自転・公転方式ミキサーに加え、既存事業で培ったゴム成形や設計技術を活かした白血球捕捉チップの展示内容を紹介します。

2022年1月26～28日の3日間、東京ビッグサイトにて「TCT Japan 2022 (3Dプリンティング&AM技術の総合展)」（オンライン展示は2021年11月26日～2022年2月28日）が開催されました。同展示会では、3Dプリンターの急速な発展に伴い、そのための材料・評価/分析や加工、生産管理製品開発といった周辺領域のプレイヤーによる展示も行われていました。今回は3Dプリンティング・アディティブマニュファクチャリングに注目し、カーボンナノファイバーを材料とした3Dプリンター、3Dプリンター向け海洋生分解性材料、金属3Dプリンター造形の仕上げで注目の小型真空脱脂焼結炉、3Dプリンター造形による透明バイオリンの展示内容を紹介します。

セルロースナノファイバー蓄電体開発者に聞く脱炭素社会の材料開発を紹介する本連載。後編では、セルロースナノファイバー蓄電体が持つ可能性に注目します。アモルファス物性を巧みに利用し、環境負荷の低い植物由来のセルロースナノファイバーを用いた蓄電体の開発を行う東北大学未来科学技術共同研究センターのリサーチフェロー福原氏は、脱炭素社会でどのような用途を考えているのでしょうか？後編では、引き続き福原氏に、セルロースナノファイバー蓄電体の特性や用途、その可能性についてお伺いします。

全固体電池は、電子の蓄積や電子の移動を担うイオン伝導を実現する電解質が従来の液体でなく固体で構成された電池です。従来の電池では、電解質の蒸発、分解、液漏れなどの液体特有の課題があり、長期保管や電池性能向上の妨げとなっていました。本状況下において2021年に東北大学より固体電解質に関わる「セルロースナノファイバーによる蓄電体の開発」が発表されました。今回は、脱炭素社会における材料開発に注目し、2回にわたって同研究開発を主導した東北大学未来科学技術共同研究センターのリサーチフェロー福原氏へお話を伺いしました。前編では、アモルファス物性の概要やアモルファス物性により蓄電効果が高まる原理についてご紹介します。

「黒の中の黒」を追求する研究開発を紹介する本連載。後編では、「究極の黒」を身近にするプラスチック製品への「反射防止構造体」成形転写技術の可能性に注目します。金型の表面に微細な形状を施し、転写することで、光を外に出さずに閉じ込め、反射を限りなく抑えることができるという同技術。後編では、引き続き大塚テクノの佐藤氏に、二次加工を必要としない「反射防止構造体」成形転写技術の特徴や用途開発展望についてお伺いします。

「究極の黒」といえば、入射した可視光の99.965％を吸収する「ベンタブラック」や、2019年に米国のマサチューセッツ工科大学(MIT)より発表された99.995％カーボンナノチューブが有名です。一方で、医療、精密電子分野を中心に合成樹脂製品の製造・販売を行う大塚テクノ（徳島県鳴門市）がプラスチック製品の可視光吸収率約99.8％を実現する「反射防止構造体」の成形転写技術を開発したことをご存知でしょうか。今回は、「黒の中の黒」を追求する研究開発に注目し、2回にわたって「反射防止構造体」の成形転写技術を開発した大塚テクノへお話を伺いしました。前編では、「反射防止構造体」開発経緯や低反射率を実現する原理、「究極の黒」にしのぎを削る研究開発状況についてご紹介します。

半導体関連企業は、顧客の設計データに基づいて半導体製造サービスを提供するファウンドリ(Foundry)半導体企業ではなく、半導体製造に欠かすことができないEDA(Electronic Design Automation)ツールを提供する半導体設計EDAツールベンダーや、半導体製造装置メーカー、半導体検査装置メーカーなどで構成されます。今回は、半導体設計EDAツールベンダー3社や半導体製造装置メーカー10社の概況を把握することで、半導体関連企業の現状を読み解いていきましょう。

再生可能エネルギーの中で大きな割合を占めている太陽エネルギーに注目し、日本太陽エネルギー学会の監修により基礎解説をしていく本連載。第８回目は、バイオマスについてです。バイオマスとは、元々は生態学の分野で用いられていた言葉であり、光合成生物が太陽光を受けて生産した物質とそれらを利用する従属栄養生物がつくり出す生物体の量を指します。再生可能エネルギー社会に向けたバイオマスが注目されていますが、バイオマスのエネルギー利用には地域に賦存するバイオマスの種類に応じ、またその地域のエネルギー需要に適した方法で利用する「適材・適地・適法」といった考え方が必要です。今回は、バイオマスの定義や種類、利用形態について解説します。

2021年12月8〜10日の3日間、幕張メッセにて「第12回 高機能素材Week」が開催されました。本展示会は、製品の高付加価値化に繋がる素材技術が一堂に出典する展示会で、自動車など身近な産業からエレクトロニクス、医療機器、航空・宇宙などの各業界の技術者、研究開発・製造担当者らが４万人以上も来場していました。コロナ禍でありながらもかなり展示会らしさが戻ってきた本展示会の様子を2回に分けてご紹介します。今回は、「機械・高機能素材編」として印象に残ったレーザー溶接深度解析用非破壊モニタ、クリーンエネルギーによる部品製造、低環境負荷セルロースナノファイバー製造方法やお米を使ったバイオマスプラスチックの展示内容をご紹介します。

化学産業にイノベーションを起こすことが期待されるマイクロ波を紹介する本連載。後編では、マイクロ波を活用した化学品製造プロセスの実用化状況に注目します。内部から直接、特定の分子だけにエネルギーを伝達する電子レンジに使われているマイクロ波の特徴を活かし、消費エネルギー1/3、加熱時間1/10、工場面積1/5の削減可能性がある技術を開発したマイクロ波化学。同社はどのように本技術の社会実装を進めてきたのでしょうか？後編では、引き続きマイクロ波化学代表取締役の吉野氏に、マイクロ波を活用した化学品製造プロセス実用化に向けた取り組みや将来的な技術開発展望についてお伺いします。

化学産業は医薬品、化粧品から農業、食品、製造、輸送など幅広い分野へ原材料や触媒などを提供してきた一大産業であり、2013年度時点で化学産業のエネルギー消費量は日本の全産業の40％、二酸化炭素排出量では22％を占めています。脱炭素社会を目指す日本にとって、化学品製造プロセスの省エネルギー化が求められています。一方で、従来の化学品製造プロセスは熱と圧力を使ったものが主流であり、100年以上の歴史のなかで変化がありません。今回は、化学産業にイノベーションを起こすことが期待されるマイクロ波に注目し、2回にわたってマイクロ波化学代表取締役の吉野氏へお話を伺いしました。前編では、マイクロ波の化学品製造プロセス実用化に向けた開発秘話をご紹介します。

宇宙開発ビジネス動向を紹介する本連載。後編では、有人宇宙開発で必要とされる閉鎖型生態系による生命維持システムに注目します。閉鎖型生態系による生命維持システムCELSS（Closed Ecological Life Support System）は、宇宙空間に閉鎖型の生態系を人工的に作り出し、理想的にはすべての資源を作り出し、再利用し、コントロールするシステムです。CELSSは宇宙空間での資源リサイクルの取り組みとして国内外で様々な取組みが行われています。後編では、宇宙システム開発代表取締役広崎氏に、閉鎖型生態系による生命維持システムの概要や将来的な有人宇宙開発の展望についてお伺いします。

宇宙スタートアップは、小型の人工衛星を目標の軌道上まで打ち上げて運用し、サービスを提供するというビジネスモデルです。一方で、彼らのビジネス提供には人工衛星の安定運用を実現するため地上システムが必要です。地上システムとは、大きく、利用・研究システム、ミッション運用システム、追跡管制システムに分かれており、人工衛星の軌道投入までの計画作成、過去や未来の軌道などの計算、人工衛星の観測計画の立案、観測機会検索の最適化などを行うものです。今回は、宇宙開発ビジネス動向に注目し、2回にわたって地上システムや有人宇宙技術などの開発を行う宇宙システム開発株式会社へお話を伺いしました。前編では、地上システムの概要や地上システムのサービス提供を行う会社設立の背景についてご紹介します。

2021年11月10〜11日の２日間、パシフィコ横浜にて「横浜ロボットワールド2021」が開催されました。本展示会は、人間に対して直接サービスを提供するロボット「サービスロボット」に特化した展示会としてスタートし、毎年大阪と横浜にて２度開催されている展示会です。現在ではロボット技術自体やモビリティなどの専門技術展として発展した内容となっています。今回は、印象に残ったロボットとAIによる受診支援ロボット、突出型リニアアクチュエータや球駆動式の全方向移動機構の展示内容をご紹介します。

PCP社会実装に向けた取り組みを紹介する本連載。後編では、産業ガスの高効率貯蔵でエネルギーインフラ改革を目指すPCPの最新事例に注目します。キュビタンは、京都大学発スタートアップAtomisで開発された「Cubic Tank」の略であり、ガスボンベの概念を大きく覆すことが期待されるキューブ型のガス容器です。後編では、Atomis代表取締役浅利氏に、キュビタン概要やPCP社会実装に向けて製品だけでなくビジネスモデル開発も行う同社取り組みについてお伺いします。

PCP(Porous Coordination Polymer)は、1997年に京都大学の北川進特別教授により発見された多孔性配位高分子であり、金属イオンと有機分子が三次元的に組み合わせられた分子レベルのジャングルジムのような構造を持ちます。PCPはユニークな構造に起因し有用な性質を持つことが明らかになったことでノーベル賞級の発見と言われるほど注目を浴びましたが、コストダウン及び量産化のめどが立たなかったことから実用化が進まない状況が長らく続いてきました。今回は、PCPの社会実装に注目し、2回にわたって京都大学発スタートアップAtomisへお話を伺いしました。前編では、PCPの概要や量産化に向けた取り組みについてご紹介します。