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材料・化学領域のタイトル画像

資源循環型社会を目指して

材料・化学領域では、産業の国際競争力強化とグリーン・イノベーション実現のため、競争力の源泉となる材料技術や化学技術の開発を推進します。すなわち、材料技術と化学技術の融合による部素材のバリューチェーン強化の実現を念頭に、機能性化学品の付加価値をより高める技術開発および新素材を実用化するための技術開発を行います。この活動を通じ、資源循環などの社会課題の解決と我が国の素材・化学産業の競争力強化に貢献していきます。

重点戦略概要

資源循環型社会に向けた資源の高度利用技術とシステム評価技術の開発

資源消費型社会から脱却し資源循環型社会の実現を目指して、機能性材料の開発やリサイクル並びにそれらの生産時に生じる二酸化炭素や窒素酸化物などの再資源化技術とその評価技術の研究開発に取り組みます。

資源循環システムの模式図

ナノマテリアル技術の開発

革新的機能発現が期待されるグラフェンなどの二次元ナノ材料や、高品位ナノカーボンの部素材化技術などの開発に取り組みます。また、快適で安全な生活空間を創出するため、多様な環境変化に応答するスマクティブ材料*などの開発に取り組みます。

*「刺激多様性・可変アウトプット・学習機能」という特徴を有する新素材について、「スマート + アクティブ」の造語からなる「スマクティブ材料」を提唱しています。

スーパーグロース合成法による単層カーボンナノチューブ構造体の写真

スーパーグロース合成法による単層カーボンナノチューブ構造体

スマート化学生産技術の開発

原料多様化の加速と生産効率の向上のため、バイオマスなどの未利用資源から機能性化学品・材料を合成する技術や所望の機能性化学品・材料を必要な量だけ高速で無駄なく合成する触媒・反応システムなどの開発を進めます。また、材料データの利活用を加速して新材料の開発競争力を強化するため、材料診断技術、計算材料設計技術などの開発に取り組みます。

砂から有機ケイ素原料を直製造し、多様な製品群へ展開する技術開発の画像

砂から有機ケイ素原料を直製造し、多様な製品群へ展開する技術開発

革新材料技術の開発

次世代社会の根幹を支える革新材料として、異種材料間の接合及び界面状態並びに材料の微細構造を制御することにより、機能を極限まで高めた材料や軽量で機械的特性に優れたマルチマテリアルなどの開発に取り組みます。

独自開発した回転熱処理炉で作製したSm2Fe17N3磁粉のFE-SEM像及び磁粉の外観写真

独自開発した回転熱処理炉で作製したSm2Fe17N3磁粉のFE-SEM像及び磁粉の外観

最近の研究成果

ソフトアクチュエーターに必要な大変形材料の開発を加速

ソフトアクチュエーターなどに必要な抵抗なく大変形する材料の開発を加速する手法を開発しました。本手法は、ソフトアクチュエーター材料として研究開発競争が活発な液晶エラストマーに適用されました。分子構造を表す多数のパラメーターとその材料変形のシミュレーション結果をデータベース化し、機械学習を用いて解析することで、大変形の特徴を決定する分子構造パラメーターを特定し、約1/10に絞り込むことに成功しました。これにより、ソフトアクチュエーター材料の大きな特徴である、抵抗(出力のロス)のない大変形"Soft-Elasticity"が発現する分子構造の有力候補をごく短時間で提案可能になり、革新的なソフトアクチュエーター材料の開発期間の大幅な短縮が期待できます。さらに、本手法はエラストマー、ゲルなどの大変形を特徴とするさまざまな材料開発への応用が期待できます。

材料・化学領域の最近の研究成果の概要図

 

特異な構造相転移挙動を活用した高い製造プロセス適性を持つ高性能な有機半導体を開発

特異な構造相転移挙動により、高溶解性・高移動度・環境ストレス耐性を実現した高製造プロセス適性かつ高性能有機半導体を開発しました。これまで報告されている他の有機半導体に見られない集合体構造間の特異な相転移によって、製造プロセス適性が高く高性能の有機半導体であるデシル置換セレン架橋V字型分子C10–DNS–VWを開発しました。大型放射光施設SPring-8(ビームラインBL02B1)では、C10–DNS–VWは、高溶解性で電荷輸送に不利な1次元集合体構造と低溶解性で電荷輸送に有利な2次元集合体構造の異なる2種類の集合体構造を形成することがわかりました。興味深いことに、蒸着法および塗布結晶化法などの製造プロセスの種類に関わらず、薄膜作製時には電荷輸送に有利な2次元構造が再現性よく得られ、塗布プロセスで得られた単結晶薄膜を用いたトランジスタにおいて、世界最高レベルの11 cm2/Vsの移動度、良好な電荷注入特性、高環境ストレス耐性が得られました。今回開発したC10–DNS–VWからなる有機半導体は、蒸着法や印刷法などの各種製造プロセスに対する適合性が高く、電子タグやマルチセンサーなどの各種ハイエンドデバイス開発が加速し、次世代のプリンテッド・フレキシブルエレクトロニクス分野の起爆材料となることが大いに期待されます。

材料・化学領域の最近の研究成果の概要図

本研究の有機半導体C10–DNS–VWの特徴

研究ユニット

機能化学研究部門

資源循環に資する化学品の創製・利用に関する研究開発

機能化学研究部門は、先端的な有機合成・バイオ・材料化技術等をベースに、高効率かつ低環境負荷で、各種の機能性化学品を創製するための基盤技術に取り組んでいます。同時に、化学材料(特に、樹脂・ゴム・バイオ系材料など)を適材適所で使いこなすため、精密構造解析・特性評価・標準化等に関わる材料診断技術の開発も進めています。

環境と経済の両立を指向する「グリーン・サステイナブルケミストリー」の理念のもと、所内外の関係機関と連携を図りながら、これらの技術開発を一体的に押し進め、化学材料の信頼性向上や多様な産業分野への展開を通して、化学産業の国際競争力強化に貢献します。

機能化学研究部門の研究イメージ画像

機能化学研究部門の研究概要図

研究拠点

つくばセンター(中央)、中国センター

所在地

中国センター
〒739-0046 広島県東広島市鏡山3-11-32
電話:082-420-8230 FAX:082-423-7820
つくばセンター
〒305-8565 茨城県つくば市東1-1-1 中央第5
電話:029-862-6792 FAX:029-861-4457
機能化学研究部門WEBサイト

化学プロセス研究部門

化学プロセスイノベーションの推進

日本の強みである「ものづくり」の未来には、新しい機能をもつ物質や材料を限られた資源から無駄なく作ることに加えて、省エネで環境に優しく、安全に製造していくこともまた不可欠な要素です。

化学プロセス研究部門は、産業界が必要とする高効率・省エネな新しい化学プロセスを提案するために、原料多様化や生産効率の向上に向けた反応プロセス技術の開発、分離プロセスの省エネルギー化や難分離物質の分離に向けた分離プロセス技術の開発、材料の開発効率・生産効率の向上に向けた材料プロセス技術の開発、様々な要素技術やLCAを考慮したシステム設計・評価技術の開発を行います。

また、コンソーシアム活動などを活用した企業との連携による「技術の実装」を通して、わが国の素材・化学産業の競争力強化に貢献します。

化学プロセス研究部門の研究イメージ画像

ゼオライト膜モジュールの分子ふるい機能を利用した省エネ分離プロセスイメージ

研究拠点

東北センター、つくばセンター(中央)

所在地

東北センター
〒983-8551 宮城県仙台市宮城野区苦竹4-2-1
電話:022-237-5208 FAX:022-232-7002
つくばセンター
〒305-8565 茨城県つくば市東1-1-1 中央第5
化学プロセス研究部門WEBサイト

ナノ材料研究部門

ナノ材料の産業化を目指したナノ材料製造、デバイス化、高機能化、高度評価技術の開発とその用途開拓

ナノ材料を利用した次世代デバイスを実現するための材料製造・応用技術の開発、ナノ粒子やサブミクロン粒子ならびに有機材料複合膜を活かした物質循環・エネルギー有効利用技術の開発、ナノバイオ材料を活用した健康福祉のための環境応答性材料やセンサ、アクチュエーターの開発、ナノ構造制御による機能性ガラスならびに光機能材料の開発に取り組んでいます。

さらに材料・デバイスの開発促進のための高度ナノ計測およびヘテロ界面制御技術の開発を進めます。これらの研究を通じてナノ材料の産業化に貢献することを目標としています。

ナノ材料研究部門の研究イメージ画像

研究拠点

つくばセンター(中央、東)、関西センター

参画する技術研究組合

  • 未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合(TherMAT)
  • 新構造材料技術研究組合(ISMA)

所在地

つくばセンター
〒305-8565 茨城県つくば市東1-1-1 中央第5
電話:029-862-6785 FAX:029-861-6236
関西センター
〒563-8577 大阪府池田市緑丘1-8-31
電話:072-751-9521 FAX:072-751-9637
ナノ材料研究部門WEBサイト

極限機能材料研究部門

機能材料の本質を見極め原理的・理論的な極限性能を引き出す技術の開発

極限機能材料研究部門では、他国の追従を許さない高機能化による製品の差別化、および製造プロセスの革新による競争力強化の実現に向け、機能性材料の機能を極限性能まで高めるための技術開発を進めます。

極限機能材料として、ガスセンシング材料、調光材料、蓄電材料、燃料電池材料、ナノポーラス材料、難付着性材料を重点対象として材料の高度化に取り組むことで、次世代モビリティ分野、エネルギー・環境分野、安心な社会と人に関わる製品分野への貢献を目指します。

極限機能材料研究部門の研究イメージ画像

研究拠点

中部センター

参画する技術研究組合

  • 自動車用内燃機関技術研究組合(AICE)

所在地

中部センター
〒463-8560 愛知県名古屋市守山区下志段味穴ヶ洞2266-98
電話:052-736-7378 FAX:052-736-7405
極限機能材料研究部門WEBサイト

マルチマテリアル研究部門

省エネルギーや安心安全な社会構築に貢献する先進材料と部材の開発

マルチマテリアル研究部門では、単一材料では達成不可能な部品や部材のトータルパフォーマンスの向上を実現するマルチマテリアル技術を通じ、輸送機器の軽量化による輸送エネルギーの削減、あるいはパワーデバイスや工場といった産業分野で使われる低温から高温にわたる広い温度領域での熱制御、安心安全や生活環境改善に資する機能性部材のための革新的材料の研究を行います。

このため、構成素材の高度化技術開発、接合技術と信頼性評価技術の開発、マルチマテリアル部材のリサイクル技術の開発など多岐にわたる研究を行います。

マルチマテリアル研究部門の研究イメージ画像

マルチマテリアル研究部門の研究概要図

研究拠点

中部センター

参画する技術研究組合

  • 新構造材料技術研究組合(ISMA)
  • 未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合(TherMAT)

所在地

〒463-8560 愛知県名古屋市守山区下志段味穴ヶ洞2266-98
電話:052-736-7086 FAX:052-736-7406
マルチマテリアル研究部門WEBサイト

触媒化学融合研究センター

触媒にかかわる学術の深化と技術の発展により、新しい触媒化学の領域を切り拓く

触媒化学融合研究センターは、「砂、植物、空気から化学品をつくる実用触媒を開発する」をキャッチフレーズに、化学品製造技術の要である革新的触媒を開発し、基礎化学品並びに機能性化学品の製造プロセスを革新することで、持続可能な開発目標(SDGs)の達成とわが国の化学産業の国際競争力の維持・強化に貢献します。

具体的には、触媒化学に関連する「ケイ素化学技術」「革新的酸化技術」「官能基変換技術」「ケミカルリサイクル技術」に加え、これら4つを横断する「製造プロセス技術」の5つの戦略課題に取り組みます。

これにより、各種の基礎化学品並びに機能性化学品の製造効率の向上や環境負荷物質排出の極小化などを達成することで、化学品の持続的な生産と供給が可能な社会の実現に貢献します。

触媒化学融合研究センターの研究イメージ画像

研究拠点

つくばセンター(中央)

参画する技術研究組合

  • 未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合(TherMAT)

所在地

〒305-8565 茨城県つくば市東1-1-1 中央第5
電話:029-861-6052 FAX:029-861-6052
触媒化学融合研究センターWEBサイト

ナノチューブ実用化研究センター

カーボンナノチューブの合成・複合化・評価技術を開発し実用化を加速する

ナノチューブ実用化研究センターでは、民間に技術を橋渡しすることを前提とした、カーボンナノチューブ(CNT)の合成技術、および分散・複合化などの用途を支える共通基盤技術、評価技術を開発します。

具体的には、次世代の商業CNTに資するCNT合成技術開発、用途開発の基盤となる分散・成形加工・塗布・紡糸・微細加工技術開発、生産管理のための分散液の評価技術開発、革新的用途を生むゴム・樹脂・金属との複合化技術開発を行います。

さらには、標準化のための研究、リスク評価の情報発信、研究会の主催などを行い、企業の皆さまを支援します。

私たちが目指すのは、企業の皆さまの抱える課題を幅広にサポートすることにより、CNTの実用化を加速し、日本発のCNT産業の創出を支援することです。

ナノチューブ実用化研究センターの研究イメージ画像

日本ゼオンにより商業化予定のスーパーグロース合成法による単層カーボンナノチューブ構造体

研究拠点

つくばセンター(中央)

参画する技術研究組合

  • 単層CNT融合新材料研究開発機構(TASC)

所在地

〒305-8565 茨城県つくば市東1-1-1 中央第5
電話:029-861-4551 FAX:029-851-5425
ナノチューブ実用化研究センターWEBサイト

機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センター

高機能性材料の開発期間を飛躍的に短縮するための計算材料設計手法の開発

産業を牽引する新素材開発のスピードアップを目指すために、材料機能を計算から直接的に評価するシミュレーション技術と、複合材料を取り扱えるようなマルチスケール技術を創出します。さらに両者とデータ科学、機械学習等の人工知能技術を融合し、計算材料設計(コンピュテーショナルデザイン)基盤技術を構築することで、材料の「機能」「物性」「構造」「プロセス」の相関を決定、予測する技術開発を推進します。

機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センターでは、大学・研究機関などとの協力による計算材料設計基盤技術の開拓とともに、産業界への普及を図ります。

また、企業などの持ち込みによる研究課題への集中研究を行うコア機能として、材料設計開発への応用を行うオープンイノベーションハブを目指します。

機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センターの研究イメージ画像

マルチスケール計算材料設計

研究拠点

つくばセンター(中央)

参画する技術研究組合

  • 未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合(TherMAT)

所在地

〒305-8565 茨城県つくば市梅園1-1-1 中央第2
電話:029-861-3170 FAX:029-861-3171
機能材料コンピュテーショナルデザイン研究センターWEBサイト

磁性粉末冶金研究センター

持続可能な社会に向けた磁性材料イノベーション

持続可能な社会の構築を材料、特に磁性材料の力で支援することを目的とし、磁性粉末冶金研究センターでは、資源リスクを回避できる高性能耐熱磁石やエネルギー損失の少ない高性能ソフト磁性材料の開発、磁気熱量材料を使用した温暖化ガスを不要とする次世代高効率冷凍システムの開発を実施中です。

産業としての展開を見据え、新規磁性材料の創製のための材料開発ならびにそのプロセス開発を進めます。材料開発のための材料設計、材料組織制御、計算科学などを駆使し、実験室レベルから実用段階にいたるまで一貫した開発を進めます。特に実用レベルの開発においては、積極的に企業と連携して進めることで製品化への道筋を早期につけることを目指します。

磁性粉末冶金研究センターの研究イメージ画像

磁性粉末冶金研究センターの研究概要図

研究拠点

中部センター

参画する技術研究組合

  • 高効率モーター用磁性材料技術研究組合(MagHEM)

所在地

〒463-8560 愛知県名古屋市守山区下志段味穴ケ洞2266-98
電話:052-736-7680 FAX:052-736-7681
磁性粉末治金研究センターWEBサイト

その他の研究推進組織

研究ラボ

オープンイノベーションラボラトリ(OIL)

連携研究ラボ・連携研究室

  • 日本特殊陶業-産総研ヘルスケア・マテリアル連携研究ラボ
  • 矢崎総業-産総研次世代つなぐ技術連携研究ラボ
  • UACJ-産総研アルミニウム先端技術連携研究ラボ
  • バルカー-産総研先端機能材料開発連携研究ラボ
  • DIC-産総研サステナビリティマテリアル連携研究ラボ

材料・化学領域研究戦略部

連絡先:材料・化学領域研究戦略部 研究企画室

メール:mc-liaison-ml*aist.go.jp(*を@に変更して送信下さい。)
話:029-862-6031


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国立研究開発法人産業技術総合研究所