高分子等自己修復材料の開発の現状、自己修復メカニズムおよび今後の展開

Ｒ＆Ｄ支援センター 主催　

技術者・研究者向けセミナーの紹介

高分子等自己修復材料の開発の現状、

自己修復メカニズムおよび今後の展開

会　場 : 江東区産業会館　第2会議室　【東京・江東区】
日　時 : 平成22年3月30日（火）　13:00～16：30

【講座趣旨】

　自己修復が欠かせない宇宙機器用として、また、瞬間的な修復が必要な戦闘機用などとして自己修復材料の研究開発が米国においてなされてきた。我が国では、商品価値を高めるビジネスの視点から、自己修復材料が実用化・製品化されてきた。このような国内外の研究開発の現状を紹介するとともに、自己修復機能を発現するメカニズムについて解説する。高分子材料については、原子レベルの主鎖切断の再結合からクラックのカプセルによる自己修復までについて詳述する。今後は、環境負荷・エネルギー消費の低減化のためのキーマテリアルとなることが期待されている。そのためには、自己修復材料を、材料構造や使用環境を最大限利用した方法による低コストの一般材料とする必要がある。その方策や今後の自己修復材料が果たす役割について述べる。

【プログラム】

Ⅰ. 自己修復材料研究開発の現状

　　1. 米国における自己修復材料研究
　　　　a. 宇宙開発に必要な自己修復材料
　　　　b. 戦闘機等の国防に必要な自己修復材料
　　2. ヨーロッパにおける自己修復材料研究
　　　　a. インフラに必要な自己修復材料
　　　　b. 医療等の民生に必要な自己修復材料
　　3. 我が国における自己修復材料
　　　　a. 商品価値付加のための自己修復材料
　　　　b. 安全性向上のための自己修復材料

Ⅱ. 高分子材料の自己修復化とメカニズム

　　1. 原子レベルの自己修復
　　　　a. 主鎖切断と再結合による自己修復
　　　　b. ポリフェニレンエーテル（PPE）の自己修復効果
　　2. 分子レベルの自己修復
　　　　b. 主鎖間の結合（架橋）の修復
　　　　c. ディールスアルダー反応による自己修復
　　　　d. 水素結合をもつ超分子高分子の自己修復
　　　　e. イオン結合等の物理的な架橋による自己修復
　　3. マイクロクラックの自己修復
　　　　a. 修復剤内包カプセル分散による自己修復
　　　　b. 修復剤内包ファイバー配向による自己修復
　　　　c. 複合材料（CFRP）の自己修復
　　　　d. マイクロ導管ネットワークによる表面クラックの自己修復

Ⅲ. セラミックス、コンクリート、金属の自己修復化とメカニズム

　　1. セラミックスの表面クラックの自己修復
　　　　a. SI3N4中に分散したSiCの酸化反応による自己修復
　　　　b. 自己修復の定量的評価およびセラミックスコイルバネへの応用
　　2. コンクリートのクラックの自己修復
　　　　a. 未反応セメントのクラック内の水和反応による自己修復
　　　　b. バクテリアを利用したクラックの自己修復
　　3. 金属の機械的損傷の自己修復
　　　　a. アルミニウム合金の疲労クラックの自己修復
　　　　b. 耐熱鋼のクリープボイドの自己修復

Ⅳ. 自己修復材料の実用化・商品化事例

　　1. 自動車の自己修復コーティング塗装
　　2. ノートパソコン筐体自己修復コーティング
　　3. 地下構造物自己修復コンクリート
　　4. ゴミ処分施設の自己修復遮水シート
　　5. 自動車自己修復排気ガス触媒

Ⅴ. 今後期待される自己修復材料

　　1. 環境・エネルギー問題を軽減する自己修復材料
　　　　a. 自己修復化による長寿命化
　　　　b. 自己修復化によるリユース・リサイクル
　　2. 資源問題を軽減する自己修復材料
　　　　a. 貴金属・希土類元素触媒の機能を維持するための自己修復
　　　　b. 希少金属類を含む材料の自己修復による長寿命化

【質疑応答・名刺交換・個別相談】

ポリマーアロイにおけるナノ構造制御と評価方法

Ｒ＆Ｄ支援センター
主催　 

技術者・研究者向けセミナーの紹介

ポリマーアロイにおけるナノ構造制御と評価方法

会　場　：　ＴＩＭＥ24ビル　2F　会議室Ｂ　【東京・江東区】

日　時　：　平成22年3月29日（月）　10：30～16：00

第１部　ポリマーアロイの基礎と新規ナノ高分子への展開

10：30-12：00

【講座趣旨】

　ポリマーアロイはブロック共重合体とポリマーブレンドから成り立っている。それぞれの合成と構造と物性について，具体例を示しながら基礎概念を概説し，基礎概念から"はみ出た"特殊例も紹介する。ポリマーアロイの高次構造の形成法と制御法をナノ材料へ展開する概念を提示し，高分子の選択的完全分解性を利用した新規ナノ材料の作製法も紹介する。

【プログラム】

１．ポリマーアロイの基礎

　　1.1　ポリマーアロイの定義

２．ブロック共重合体のミクロ相分離構造

　　2.1　リビングアニオン重合による分子設計
　　2.2　線状ブロック共重合体：光記憶素子を例に
　　2.3　分岐ブロック共重合体：ブロックーグラフト共重合体を例に
　　2.4　星型ブロック共重合体：ミクロ相分離構造の制御を例に

３．ポリマーブレンドの相溶性と非相溶性

　　3.1 相図の熱力学的理解
　　3.2　ポリマーブレンドの分類：熱測定
　　3.3　相溶領域の拡大：光-レオロジー測定による流動誘起相溶性
　　3.4　相溶性と非相溶性の一般化と特殊性：誘電緩和挙動
　　3.5　動的構造の一般的理解と特殊性

４．ナノ材料への展開

　　4.1　ミクロ相分離構造のナノ材料への応用
　　4.2　高分子の選択的完全分解性のナノ材料への可能性
　　4.3　ポリマーブレンドの新たな動的構造の可能性
　　4.4　ポリマーアロイのナノ材料への新展開

【質疑応答・名刺交換】

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第２部　固体ＮＭＲ法によるポリマーアロイ・ブレンドのナノ構造評価

12：45～14：15

【講座趣旨】

　ポリマーアロイ、ブレンド、有機／無機複合材料の、相溶性の評価や相分離構造評価、相互作用の有無、分子運動性評価について、固体NMR法を用いて行う手法の紹介をします。固体NMR法の得意分野、不得意分野を簡便に解説します。まず、固体NMR法を用いた初歩的な測定法を紹介し、初歩的な測定でポリマーアロイ系に適用した場合、どこまでわかるのかを紹介します。ドメインの大きさを解析する際に重要な概念である1Hスピン拡散現象を解説し、緩和時間の変化や緩和曲線の解析法について詳述します。その後、実際のポリマーブレンドへの適用例や有機／無機複合体への応用を解説します。主に13C NMRの測定から高分子の構造を解析する手法について詳述します。

【プログラム】

１．固体高分解能NMR法の基礎

　１．１ CPMAS法とDDMAS法
　（結晶相と非晶相の分離、運動性の違いによるスペクトルの変化）
　１．２ 緩和時間の測定法と注意点
１．３ スペクトルならびに緩和曲線の解析法（波形解析ならびに1Hスピン拡散）

２．ポリマーアロイ・ブレンドの相溶性

　２．１ 相溶性解析（PC/PMMA、PS/PVME、PI/PB）
　２．２ 相溶性と相分離過程（PS/PVME、PVPh/PEO、PMLG/PVP）
　２．３ 相溶性と分子運動、熱安定性、相互作用（PHEMA/PMAA、PMAA/PVAc）
　２．４ 結晶相の構造変化と非晶相の吸湿効果：衝撃力との関連性（PK/nylon6）

３．有機／無機複合体

　３．１ 常磁性緩和の利用（PVA/montmorironite）
　３．２ 高分子／粘土鉱物複合体のモルフォロジー（nylon6/montmorironite）
　３．３ 結晶相と相溶性（PVIBE/-PL/saponite）

【質疑応答・名刺交換】

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第３部　ポリマーアロイのナノ構造制御とリアクティブプロセッシング

14：30～16：00

【講座趣旨】

　２０１０年代に入り、ポリマーアロイ技術は「高度化された第三世代アロイ」から離陸して「第四世代アロイ」というべき水準に到達しており、高分子材料の開発においても必須の技術となっている。リアクティブプロセッシングの発展と新規高分子素材の展開とが相俟って、ナノレベルの分散粒子径制御も実施されつつある。これらの技術の応用においても、先ず基礎的なポリマーアロイの形成概念を理解することが重要である。本講では、ポリマーアロイの発展の歴史を辿りながら解析的な解説を試みる。

【プログラム】

１．高分子材料のモルフォロジー

　１－１．ミクロ構造とナノ構造
　１－２．モルフォロジーの観察測定とその評価
　１－３．モルフォロジーと材料特性・機能

２．モルフォロジーの制御

　２－１．ポリマーアロイの歴史と構造・物性の制御
　２－２．分散相の粒径の制御
　２－３．相溶化剤（相容化剤）選定の考え方
　２－４．ミクロ／ナノ構造制御におけるトップダウン／ボトムアップ戦略

３．リアクティブプロセッシング

　３－１．リアクティブプロセッシングのプロセス・反応制御
　３－２．リアクティブプロセッシングによる材料設計
　３－３．リアクティブプロセッシングにより形成されるナノ構造

４．モルフォロジー制御手法の展開

　４－１．最近のモルフォロジー制御手法の展開
　４－２．次世代ポリマーの可能性

【質疑応答・名刺交換】

光学樹脂の高透明化のための構造制御、分子設計

Ｒ＆Ｄ支援センター
主催　 

技術者・研究者向けセミナーの紹介

光学樹脂の高透明化のための構造制御、分子設計

会　場　：　江東区産業会館　第2講習室　【東京・江東区】

日　時　：　平成22年3月29日（月）　10：30-16：30

【講座趣旨】

　光学樹脂の高透明化が重要な課題となっている。例えば、液晶ディスプレイのコントラスト比の向上ためには、それを構成する光学フィルムの高透明化が必要である。また、ポリマー光ファイバーには究極の透明性が要求される。ポリマーの高透明化のためには、化学構造と高次構造の両面からの制御が必要である。

　ここでは、ポリマーの透明性について、化学構造および高次構造と関係づけて定量的に述べ、高透明化するにはどのようにして高次構造を制御し、どのような分子設計をしたらよいのかについて解説する。また、本質的な透明性をポリマーの化学構造のみから定量的に予測する透明性予測システムなど最新の研究成果についても紹介させていただく。

【プログラム】

１．光学樹脂の基礎

　　1-1．透明になる樹脂とは

　　1-2．非晶構造とガラス状態

　　1-3．高透明性が要求される応用分野

２．高次構造制御による高透明化

　　2-1．光散乱法による高次構造解析と透明性の評価

　　2-2．非晶性ポリマー固体の屈折率不均一構造

　　2-3．高透明化のための高次構造制御

３．高透明化のための分子設計

　　3-1．光散乱損失と分子構造

　　3-2．光吸収損失と分子構造

　　3-3．高透明化のための分子設計

４．光学ポリマーの透明性予測システム

　　4-1．光伝送損失予測システム

　　4-2．透過率予測システム

【質疑応答】

シランカップリング剤の反応機構と上手な選択・使用法および基材表面評価方法

Ｒ＆Ｄ支援センター 主催　

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シランカップリング剤の反応機構と上手な選択・使用法および基材表面評価方法

会　場　： ＴＩＭＥ24ビル　2F　会議室Ｃ　【東京・江東区】
日　時　： 平成22年3月26日（金）　10：30～16：00

第１部　シランカップリング剤の反応機構と上手な選択・使用法

１０：３０～１２：００

【プログラム】

１．シランカップリング剤とは？

　　1-1　シランカップリング剤の種類と主な用途

　　1-2　シランカップリング剤のはたらき

２．加水分解反応

　　2-1　加水分解反応機構

　　2-2　加水分解反応と構造の関係

　　2-3　加水分解反応と外的要因

　　2-4　加水分解反応の速度とコントロール

３．縮合反応

　　3-1　基材との反応　～シランカップリング剤と無機表面との反応機構～

　　3-2　基材表面でのシランカップリング剤の縮合反応

　　3-3　縮合反応とシランカップリング剤層の構造

　　3-4　シランカップリング剤の構造の影響

　　3-5　縮合反応に影響する要因

　　3-6　縮合反応のコントロール

４．シランカップリング剤の選択方法と使い方とは？

　　4-1　無機質表面への効果とは？

　　4-2　有機樹脂への効果とは？

　　4-3　有機樹脂への添加(インテグラルブレンド)とは？

　　4-4　処理条件と機械的・電気的強度

５．耐熱性カップリング剤の試み

６．シランカップリング剤の応用分野

【質疑応答・名刺交換】

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第２部　シランカップリング剤の表面・界面での利用方法

１２：４５～１４：１５

【講座趣旨】

　無機固体などの表面処理剤として有用なシランカップリング剤の最適利用技術に加え，新規ケイ素化合物　（機能性シランカップリング剤やシルセスキオキサン化合物など）への誘導例を中心に，その特殊な利用方法について解説する。

【プログラム】

１.シランカップリング剤の基礎

　　1.1　シランカップリング剤の構造と反応性

　　1.2　一般的な使用方法，用途

２.シランカップリング剤の特殊な利用法

　　2.1　特殊機能性シランカップリング剤の合成

　　2.2　新規シルセスキオキサンの合成

３.応用事例

　　3.1　特殊機能性シランカップリング剤を用いた表面改質剤への応用

　　3.2　新規シルセスキオキサンを含有する有機－無機ナノハイブリッド材料への応用

　　3.3　高耐久性ハードコートフィルムへの応用

【質疑応答・名刺交換】

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第３部　シランカップリング剤の反応と基材表面状態の分析・評価方法

１４：３０～１６：００

【講座趣旨】

　シランカップリング剤は、金属や無機粉体、無機繊維･ｸﾛｽ等の表面処理剤として広く用いられているが、必ずしも期待どおりの機能を果たせない場合もある。本講座では、ｶｯﾌﾟﾘﾝｸﾞ剤の反応状態を分析する手法を具体事例で紹介する。

【プログラム】

１．シランカップリング剤の溶液状態での分析方法

　　1.1　一般の作用機構

　　1.2　種々のカップリング剤の反応速度因子

　　　・溶媒種

　　　・温度

　　　・濃度

　　　・ＰＨ　など

　　1.3　反応の経時変化分析

　　　・赤外線分光光度計

　　　・核磁気共鳴分析計

　　　・液体クロマトグラフィー　など

２．基材表面処理状態の分析評価

　　2.1　金属板

　　　・ＦＴ－ＩＲ分析

　　　・ＬＣ分析

　　2.2　シリカ粉体

　　　・ＦＴ－ＩＲ分析

　　　・固体ＮＭＲ分析

　　　・電子顕微鏡観察

　　2.3　ガラス繊維

　　　・熱分解ガスクロＦＴ－ＩＲ分析

　　2.4　その他

【質疑応答・名刺交換】

人工光源・土壌を用いた植物工場の現状と課題

Ｒ＆Ｄ支援センター 主催　

技術者・研究者向けセミナーの紹介

人工光源・土壌を用いた植物工場の現状と課題

～丸紅(株)大阪支社地下植物工場の見学付き～

会　場 ：大阪中央区民センター　第3会議室　【大阪・中央区】

日　時 ：平成22年3月26日（金）　10：30～16：30（予定）

第１部　植物工場の現状と課題　～コスト・生産性・将来展望について～

【講座趣旨】

　植物工場が抱える問題点、それを克服するための要素技術、今後の植物工場の在り方やこれから植物工場に取りかかろうとするときの心得などをお話します。

【プログラム】

１．基礎編

　　1-1 植物工場の歴史
　　　1-1-1 植物工場の誕生から現在まで
　　　1-1-2 圃場型、施設型農業との相異
　　1-2 植物工場における要素技術
　　　1-2-1 栽培植物の種類とその生理と生産性
　　　1-2-2 エネルギー収支と環境制御技術
　　　1-2-3 ロボットによる作業の省力化と効率化
　　　1-2-4 植物工場の採算性

２．植物工場の将来展望

　　2-1 植物工場の普及
　　　2-1-1 普及のために必要なこと
　　　2-1-2 付加価値をどう見るか
　　　2-1-3 世の中の流れをどう読むか
　　2-2 植物工場の将来
　　　2-2-1 国内での在り方
　　　2-2-2 海外での利用
　　　2-2-3 宇宙での利用

　（質疑応答・名刺交換）

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第２部　人工土壌ヴェルデナイトを用いた植物工場の特徴・課題と今後のビジネス展開

【講座趣旨】

　当社では、ヴェルデナイトという人工土壌を培地とした完全閉鎖系植物栽培システムを開発し、根菜類を含む約4品種の野菜が栽培可能であることを確認した。また、独自の微生物剤を併用すること有機肥料のみで栽培法も確立した。これらの開発背景、技術的特徴及び、完全閉鎖系植物工場において多品目栽培を可能としたことによるビジネスの可能性について紹介する。

【プログラム】

１．なぜ、今、植物工場か？

２．ヴェルデナイト

　　2-1 ヴェルデナイト
　　2-2 基本物性
　　2-3 水分保持力
　　2-4 応用例(農地土壌改良・屋上砂漠緑化等)

３．ヴェルデナイトのビジネスドメイン

４．ヴェルデナイト式植物工場概要

　　4-1 栽培システム概要
　　4-2 栽培実績
　　4-3 閉鎖環境における有機培地・有機肥料による栽培のも問題点と対策

５．ヴェルデナイト式植物工場の特徴と課題

　　5-1 水耕式植物工場との比較
　　5-2 ヴェルデナイト式植物工場の抱える課題と可能性

６．ヴェルデナイト式植物工場ビジネススキーム

７．おわりに

　（質疑応答・名刺交換）

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第３部　人工光源の開発・研究と植物生育への影響

【講座趣旨】

　人工光源はその多くが人間の視覚用に設計、生産されている。また、照明計画についても、対視覚用として基準が整理されてきた。植物用として設計、生産されている光源は数少なく、多くの場面で視覚用の光源を転用して植物の光合成、光形態形成用とすることになる。

　また、植物栽培に人工光を用いる場合完全人工光、自然光の部分補光の場合では、光源も制御方法も異なってくる。

　これらの内容について、基礎的知識に始まり光源メーカー、環境制御メーカーとの共同研究事例、実用化事例について紹介する。

【プログラム】

１．光放射に対する反応の定量化

２．植物の光合成・光形態形成

３．一般的な人工光源の植物の光合成・光形態形成についての評価

４．植物栽培用4波長域発光形蛍光ランプ

５．植物栽培用超高圧ナトリウムランプ

６．LEDに関する考察

７．補光苗工場

８．藻類培養工場

９．植物工場に適した光環境計測器の開発

　（質疑応答・名刺交換）

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第４部　丸紅(株)　大阪支社地下　植物工場　見学（希望者のみ参加）

※実際に植物工場をご覧いただきながら、質疑応答を行います。所要時間は30分弱ですが、参加人数が多い場合は、2組（約20名ずつ）に分かれて見学していただきます。基本的に見学の順番は申し込み順となりますので、ご了承ください。