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産友会メールマガジン(2011年度)

産友会メールマガジン第3号 【エネルギー変換デバイス用材料技術】
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   産総研中国センター友の会(産友会)メールマガジン
        【第3号/ 2012.04.06発行】
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【ご挨拶】中国センター所長 中村 修
 中国センター所長の中村でございます。就任2年目を迎えました。本年度もよろしくお願い申し上げます。さて、この度、中国センターには、バイマス研究センターの後継研究ユニットとしてバイオマスリファイナリー研究センター(センター長:平田悟史)が発足しました。本研究センターのミッションは、産総研第3期中期計画の「グリーン・イノベーションの推進」というミッションのもと、木質系バイオマスを材料に、化成品、複合材料、燃料へ効率よく変換するための基盤技術を、産総研内の関連研究ユニット、国内外の産業界、大学と共同で開発することであります。これまでのバイオエネルギーに特化した研究開発から間口が広がりましたので、中国地域の企業の皆様との連携の幅も広がるものと期待しております。
また、中国地域が抱える課題を抽出し、それをオール産総研のシーズと繋ぎあわせながら、新しいイノベーションを創出すべく、これまで以上にオープンイノベーションハブとしての機能を強化していく所存ですので、本年度も皆様のさらに積極的なアライアンスをよろしくお願い申し上げます。
 
【特集】エネルギー変換デバイス用材料技術
 今回は再生可能、分散型エネルギーの導入拡大に向けて、鍵となるエネルギー変換デバイス用の材料技術についての特集です。熱電変換素子等に用いられる酸化物セラミックスの組成、その電気・電子的機能や用途に関するFターム[4G031BA01]に分類される特許については、下記のURLを参照して下さい。
 
また、多結晶、4族、光起電力装置の本体材料に関するFターム[5F051AA03]に分類される特許は膨大な数に上りますが、下記のURLを参照して下さい。
 
■エネルギー貯蔵のための高度な材料
 リチウムイオン電池とスーパーキャパシタのためのオンボードアプリケーションと電気化学エネルギー貯蔵材料の高性能水素貯蔵材料の現状を詳細に紹介した。ナノ構造化、ナノとミクロの組み合わせ、ハイブリッド化、細孔構造の制御、構成設計、表面改質、及び組成の最適化を含むこれらの高度なエネルギー貯蔵材料を開発するための戦略について解説している。
 
■スクリーン印刷したZnSb膜の熱電特性
 低コストと環境に優しい熱電発電モジュールの実現を目指して、スクリーン印刷法によりZnSb膜を調製し、その熱電特性について調べた。スクリーン印刷して、電気炉中で580℃で焼鈍したZnSb膜は109μV/ Kのゼーベック係数と温度差70Kで0.22 mW/cm2の出力が得られた。スクリーン印刷技術を用いて柔軟な熱電モジュールを製造できる可能性が示された。
 産総研においても「印刷して作る柔らかい熱電変換素子」について研究を行っています。
 
■ドイツにおける有機太陽電池の研究
ドイツKIT(カールスルーエ技術研究所)の光技術研究部門では有機太陽電池の改良に向けて、①物理的挙動の分子レベルでの解明、②10%以上の効率を目指したタンデム型太陽電池の開発、③半透明太陽電池の窓への組み込みに関する研究を進めています。
 Industrieanzeiger誌(ドイツKonradin社)、2011年第33号(12月12日号)、p36-38、標題:Folien produzieren Strom(薄いフィルムから電流が生み出される)
関連HP:
 
■多結晶シリコン太陽電池の新しい作製方法
 太陽電池の大量普及に向けて、結晶シリコン太陽電池をより低コストで作製することが求められていますが、方法の1つに、結晶シリコンインゴットのスライス技術を現在の遊離砥粒方式から固定砥粒方式への移行があります。産総研では、固定砥粒方式でスライスした多結晶シリコン基板に、サンドブラスト処理と酸エッチング液による処理を組み合わせることで表面テクスチャー構造を形成して表面反射率を低減する技術を開発しました。より低価格で多結晶シリコン太陽電池が作製できると期待されています。
 
■印刷して作る柔らかい熱電変換素子
 産総研 フレキシブルエレクトロニクス研究センターでは炭素材料を樹脂マトリックス中にナノレベルで分散させた複合材料を用いて、プラスチックフィルムや紙などの上に熱電変換素子を印刷して作る技術を開発した。この技術の開発により設置箇所の形状に制約されずに熱電素子を設置できるようになるとともに、印刷による製造プロセスにより低コスト化、省資源化が可能となった。 今回開発したフィルム状熱電変換素子により、機器や設備からの廃熱や体温などをエネルギー源として電力に変換することが期待されている。
 
■ 環境エネルギー材料開発のためのコンビケム技術の研究
 生活環境系特別研究体、環境調和技術研究部門では自動あるいは迅速実験技術を利用した目的指向型研究開発手法であるコンビナトリアルケミストリー(コンビケム、組み合わせ化学)により、新エネルギー技術として期待の高まる燃料電池用の触媒や電解質、水素貯蔵材料や熱電変換材料などについて自動・迅速材料調製ならびに高速評価技術等のコンビケム手法を固体材料の開発に適用することで、環境・エネルギー材料分野における競争力強化を目指しています。
 これまでに有機化学用に設計された自動合成ロボットをベースに、ゾル・ゲル法、含浸法、ディップコート法などに適用が可能な材料自動合成技術を実現しました。
 
【研究連携支援事業(産総研独自事業)への参画企業の募集】
 -小規模発電システムの開発を目指して-
産総研・中国センターは中国地域の公設試と連携協力して地域企業の開発課題支援に取組んでいます。次年度に地域の身近な環境からの小規模発電システムの開発を目指して、企業と地域公設試、産総研が共同研究プロジェクト提案に向けた研究・調査活動(研究連携支援事業)を行う計画です。地域での小規模発電システムの開発を目指している企業の参画を募集いたします。(下記までお気軽にお問い合わせ・ご連絡頂ければと思います。)
 
〔問い合わせ・連絡先〕
TEL:082-420-8245,FAX:082-420-8281
(独)産業技術総合研究所・中国産学官連携センター(佐々木,大谷,土取,小田)
 
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【事務局より】
本メルマガの特集テーマのご提案やその他のご要望、また技術相談等のお問い合わせがございましたら、下記の様式をメールに貼り付けて、事務局アドレスまでお気軽にご投稿下さい。必要に応じて、担当のイノベーションコーディネータより返信させていただきます。
 
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○特集テーマのご提案:
○技術相談の概要:
○その他本メルマガに関するご要望、ご意見等:
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(独)産業技術総合研究所 中国センター 中国産学官連携センター
産友会事務局  E-mail:afc-jimu-ml@aist.go.jp
TEL:082-420-8245、FAX:082-420-8281

産友会メールマガジン第2号 【ロボット関連技術】
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   産総研中国センター友の会(産友会)メールマガジン
        【第2号/ 2012.02.29発行】
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【特集】ロボット関連技術
 今回は製造や介護などの現場で使われるロボットの特集号です。一口にロボットと言っても、人間型ロボット、家庭用ロボット、癒し系ロボット、モジュール型ロボットなど色々なタイプがありますが、最近では、原発事故を受けて、災害対応用のフィールドロボットなども注目されています。本号では、生物を手本にしたロボットなど、海外のロボット関連技術に加えて、生活支援ロボットの安全性検証手法の研究など、産総研で行われているロボット関連の研究を紹介します。
 
■原子炉検査のためのロボットの開発
 1990年代に米国エネルギー省の支援により、オークリッジ国立研究所と4大学コンソーシアムにより原子炉の壁を這い上がって溶接部の検査をする原子炉容器検査ロボット(RVIR)が設計されています。、RVIRは、2組の吸引盤を含むシャーシで構成され、3つのCCDカメラと溶接部検査素子を有しており、非放射性のロボット動作環境において期待通り動作することが示されました。
 産総研においても原子力プラントを巡回点検する移動ロボット群について研究開発が行われています。
 
■ロボット用OS
 下記の論文では、ロボット用のオープンソースのオペレーティングシステム(ROS)を取り上げています。このROSは ピアtoピアで、ホストのOSの上のコミュニケーション層を提供し、C++、python、OctaveおよびLISPの5つの言語に対応しています。また、他のオープンソースプロジェクトのコードの再利用などの利便性を有していることなどが紹介されています。
 
■生物を手本にしたロボット
(その1)
 ドイツのFZI情報技術研究センターが開発した、人間にとって危険な場面などで使用するためのインドのナナフシを手本にしたLauronは、各足に3つの関節を持ち、多数のセンサを備え、小型DCモータ等により駆動します。
 Industrieanzeiger誌(ドイツKonradin社)、2011年第24号(9月19日号)、p22-23、標題:Die Stabheuschrecke als Vorbild(手本としてのナナフシ)
関連HP:
(その2)
 ドイツのIPA(生産技術と自動化に関するフラウンホーファー研究所)が作った、人間には危険な環境で探索を行う、蜘蛛を手本にした走行ロボットは、油圧駆動の8本足を持ち、溝等の不均一面も乗り越え、生画像送信や危険源発見ができます。
 Industrieanzeiger誌(ドイツKonradin社)、2011年第33号(12月12日号)、p34、標題:Spinne auf Erkundungsgang(探索行のための蜘蛛)
関連HP:
 
■作業者の安全対策技術
 ドイツのIFF(工場操業・自動化に関するフラウンホーファー研究所)がドイツ教育研究省のViERforESプロジェクトで開発した、人間とロボットの共同作業時の安全対策技術は、プロジェクタで床や壁に投影した危険領域境界線をカメラ監視し、人間が境界線を遮るとロボットを停止させるものです。
 Industrieanzeiger誌(ドイツKonradin社)、2011年第25号(9月26日号)、p50-51、標題:Sicherheit ohne Schutzzaun(保護柵なしの安全)
関連HP:
 
■ロボットの安全に関係する研究開発
 産総研では生活支援ロボットとして本格的普及が期待されるロボットを対象として、安全性に関する試験、安全性データの取得・蓄積・分析により安全性検証手法の研究開発を行い、生活支援ロボット安全性基準を策定し、さらに、この安全性基準については国際標準獲得を目指しています。
 
■人間型ロボットの動作を簡単に作成できる統合ソフトウエアを開発
 産総研知能システム研究部門では人間型ロボットの全身動作を直接作成・編集できる統合ソフトウエア「Choreonoid(コレオノイド)」を開発したこのソフトウエアは、ロボットの専門知識がなくてもCGキャラクターの動作を作成する感覚で、人間型ロボットの多様な振る舞いを簡単に作成できるものである。この技術により、人間型ロボットを用いた新たなコンテンツ産業の創出が期待されています。
 
■等身大ヒューマノイドロボット用多指ハンドの開発
 産総研知能システム研究部門では成人男性の平均的な手とほぼ同じ大きさで、十分な指先力を有するヒューマノイドロボット用の多指ハンドの開発に成功しました。今後、機械的な機構や制御ソフトウェアの修正を行い、等身大のヒューマノイドロボット用の手を実現し、人間と同じような作業を行える実用的なロボットの完成を目指しています。
 
■産総研のその他のロボット関連技術
1)魚を3次元計測し重さ均一の切り身を切れるシステム
2)車椅子に取り付け可能な安価で使いやすいロボットアーム
3)体操指導士と一緒に体操できる「たいぞう」
4)ダンスも出来る女性型ロボット「未夢(ミーム)」
5)癒しロボット「パロ」
 
■ロボット最前線(広報誌、2005年9月刊)
 産総研のロボット関連研究の概要を紹介しています。
 
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【事務局より】
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産友会メールマガジン第1号 【表面処理技術】
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   産総研中国センター友の会(産友会)メールマガジン
        【第1号/ 2012.01.13発行】
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【中国センター便り】中国センター所長 中村 修
 産総研中国センターは、オープンイノベーションハブ機能の強化の一環として、中国地域に拠点を持つ企業の皆様を技術面からサポートさせていただくため、この度、「産総研中国センター友の会(産友会)」を立ち上げました。地域の大学、公設研究機関等が持つシーズと産総研のシーズとを有機的につなげて新たなイノベーションを創出すべく、これまで以上に“産学官金”の連携を強固なものにして参りたく存じます。産総研が展開する「環境・エネルギー」、「ライフサイエンス」、「情報通信・エレクトロニクス」、「ナノテクノロジー・材料・製造」、「計測・標準」、及び「地質」の各研究分野で、技術相談や共同研究等への展開にご活用いただければ幸甚です。
 この地域から、日本にそして世界に力強い風を送りましょう!
 
【特集】表面処理技術
 本メルマガでは、毎号様々な技術分野の特集をお届けいたします。第1回は表面処理技術です。本技術は耐久性向上を目的とした金型表面に対する処理や耐食性向上を目的とした処理等、自動車部品製造を始めとする様々な生産現場において、きわめて重要な技術となっています。中国地域においてもこうした表面処理技術に関連する研究会(*1)の立ち上げが予定されている等、産業界の注目を集めています。
 以下に、日本、米国、英国の表面処理技術に関する学協会のホームページを紹介します。ご参考になれば幸いです。
 
・一般社団法人 表面技術協会(日本)(http://www.sfj.or.jp/
・National Metal Finishing Recource Center(米国)(http://www.nmfrc.org/index.cfm
・英国表面処理学会(IMF)(http://www.uk-finishing.org.uk/imfframeset.htm
 
 なお、ドイツの技術雑誌に最近掲載された表面処理技術に関する記事を1つ紹介します。
ドイツでは、教育研究省(BMBF)がドイツ機械工業連盟(VDMA)と共同で2009年に開始した共同研究プロジェクトにおいて、1)内燃機関のピストン等への適用を目指したアルミ合金表面へのDLC被覆技術の開発、2)航空機等への適用を目指したプラスチック箔表面の処理による付着水滴氷結防止技術の開発、3)燃料電池への適用を目指した腐食防止用の金被覆技術の開発に取り組んでいます(*2)。
(*2)Industrieanzeiger誌(ドイツKonradin社刊)、2011年第26号(10月4日号)、p26-29
 
 以下に産総研における表面処理技術関連の最近の研究成果をいくつかご紹介します。
■ナノ結晶ダイヤモンド薄膜コーティング
 ナノダイヤ薄膜はCVDダイヤモンド薄膜という材料のカテゴリーの中で、近年たいへん注目されています。産総研ナノチューブ応用研究センターでは、独自のマイクロ波プラズマ技術の開発をベースとして、表面平坦性に優れ、低温で大面積に成膜出来るナノ結晶ダイヤモンド薄膜コーティング技術を開発しました。現在、、成膜サンプルの提供を行っています。
 
■セシウムで表面処理した高性能光触媒の開発
 産総研では、水を酸化して鉄3価イオン(Fe3+)を鉄2価イオン(Fe2+)に還元しながら酸素を生成する光触媒と、Fe2+をFe3+に再酸化しながら水を還元して水素を生成する低電圧電気分解を組み合わせた、太陽光を用いた独自の水素製造システムを開発しました。セシウムによる表面処理で酸化タングステン光触媒の反応活性が大幅に向上し、可視光に対する量子収率は従来報告値の約50倍などの効果が得られ、水素製造の低コスト化が期待できます。
 
■金メッキ光沢ムラの小型検査装置
 産総研生産計測技術研究センターでは企業と連携して光学的な手法により金メッキ表面を測定して光沢ムラの数値化を行い、自動判別を可能とする汎用性に優れた小型検査装置を開発しました。この装置はフレキシブルプリント回路基板(FPC)の金メッキ外観検査などに使用できます。今後は現場適用性の検証を経て装置の製品化を進めるとともに、検査法の規格化・標準化に向けた取り組みを行っていく予定となっています。
 
■マグネシウム合金に多様な色彩を与える表面処理技術
 サステナブルマテリアル研究部門では、薬品等を使用しない極めて簡便なプロセスで構造色を発現するマグネシウム合金の新しい表面処理技術を開発した。本技術では表面に微細な構造体を形成することで、色彩(構造色)を付与することができる。本処理技術は薬品等を一切使用しないため廃液がでないという特徴を有している。
 
■超はっ水性を示す金属表面の作成技術
 サステナブルマテリアル研究部門では、水を極めてよくはじく新しいアルミニウム表面処理技術を開発した。本技術は熱水処理による表面への針状ナノ構造の形成と単分子膜被覆により超はっ水性表面を実現したもので、 この処理を行ってもアルミニウムの金属光沢は失われず、耐腐食性の向上、汚れ付着防止により、材料が長寿命化するとともに、流動抵抗の減少による省エネルギー効果が期待されるという特徴を有している。
 
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