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最近の研究成果

熱物性データベース 2022年1月24日発表

熱関連材料の熱物性を容易に検索可能なデータベースシステムを開発・公開-脱炭素化に向けた熱マネジメント技術の開発を加速-

NEDOは「未利用熱の革新的活用技術に関する研究開発」に取り組んでいます。このたび、未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合(TherMAT)、産業技術総合研究所とともに、熱関連材料の各種熱物性情報とそれらの関連データを収集・体系化したデータベースシステム「PropertiesDB Web」を開発し、TherMATのHPで本日公開しました。これにより、さまざまな熱物性をもつ物質の探索が容易となり、熱関連材料である断熱材、熱の輸送を可能とする蓄熱材や冷媒、熱を電気に変換する熱電変換材料などの開発に掛かる時間を短縮できます。同時に各種熱関連材料を部素材としたモジュール開発も加速させ、将来の脱炭素化に向けた熱マネジメント技術の進展に貢献します。

エネルギー・環境領域の最近の研究成果の概要図

農薬解毒 2021年11月10日発表

共生細菌のちからで害虫が農薬に強くなる助け合いの仕組みを解明-共生細菌による農薬解毒を宿主昆虫が助けていた-

害虫が腸内の共生細菌との作用で農薬抵抗性を獲得する仕組みを初めて解明した。害虫の農薬抵抗性において、腸内に共生する細菌による関与の仕組みは知られていない。産総研は他の機関と連携して、害虫カメムシの腸内で共生細菌がどのように農薬を解毒しているかを調査し、解毒に不可欠な共生細菌の遺伝子を特定した。共生細菌はこの遺伝子により、害虫の体内に入った農薬を速やかに分解する。しかし、農薬の分解産物は共生細菌自身に対して毒性を持つことがわかった。この物質は宿主である害虫に対しては無毒であり、害虫は速やかにこれを体外に排出する。その結果、共生細菌は農薬を解毒して、害虫の体内で生存し続けることができる。今回、農薬解毒過程において、害虫と共生細菌が相互作用していることを発見した。

生命工学領域の最近の研究成果の概要図

ダイナミック・サイン 2021年12月7日発表

動くサイン「ダイナミック・サイン」の一般的要求事項をISO規格として発行-新しい情報提示技術の国際標準化を日本主導で推進-

ダイナミック・サインに関する国際標準化規格の一般的要求事項であるPart 1(ISO 23456-1:2021Dynamic signs in physical environments — Part 1: General requirements)を提案し、規格化に至った。ダイナミック・サインとは、状況に応じて表示内容を動的に変化させる情報提示技術の総称である。誘導や注意喚起サインの気づきと理解を高めることができる。しかし、その見やすさ(視認性)や利用しやすさ(アクセシビリティー)、安全性に関する統一規格はこれまで存在しなかった。そのため、産総研は人間工学実験により、三菱電機は駅や総合スポーツ施設などでの実証実験により、サインの効果の検証を行った。これらの結果を要求事項としてまとめ、Part 1を提案し、規格化に至った。今回の国際規格に続いて、その下位階層の個別規格をさらに制定することで、ダイナミック・サイン技術を活用したサイン作成の指針の整備を進めることができる。これにより、高齢者や車いすの利用者など、さまざまな年齢層、文化、知覚的、身体的特徴を持った人々に対応したアクセシビリティーの考え方に即した社会の実現が期待される。

情報・人間工学領域の最近の研究成果の概要図

リチウムイオン二次電池 2022年1月25日発表

電流密度、寿命を飛躍的に改善し、大容量のリチウム金属電極を実現-リチウムデンドライトを抑制する、カーボンナノチューブ負極部材を開発-

スーパーグロース単層カーボンナノチューブ(SGCNT)を用いて作製したシートにより、リチウム金属の充放電時に発生するデンドライト(樹枝状結晶)を抑制する技術を開発した。この技術は高エネルギー密度で、大容量のリチウム金属電極(負極)の実用化に貢献する。リチウムイオン二次電池において、リチウム金属は既存の負極材料(グラファイトなど)と比較して極めて高いエネルギー密度を持つ。しかし充放電時にリチウムデンドライトが成長することにより、電池の材料構造が破壊され、寿命に影響を与えることが従来の負極技術における課題であった。本技術では、リチウムとの親和性が高く、高比表面積と高空孔率を有するSGCNTシートを作製し、セパレーターとリチウム金属電極との間に挟むことで、リチウム金属電極の大幅な寿命向上を達成した。また、当該SGCNTシートは量産が可能であり、今後、高性能なリチウム金属電極の実用化が期待できる。

材料・化学領域の最近の研究成果の概要図

磁気トンネル接合素子 2022年1月28日発表

フッ化物を用いた磁気メモリー素子により情報の記録保持特性を改善-脳型コンピューティング用メモリーへの適用に期待-

フッ化リチウム(LiF)と酸化マグネシウム(MgO)を組み合わせたトンネル障壁層を用いた新構造の磁気トンネル接合素子(以下、「MTJ素子」)を開発し、磁気メモリー(MRAM)の記録保持特性の指標となる垂直磁気異方性の改善に成功した。MTJ素子は1ナノメートル(100万分の1ミリメートル)程度のトンネル障壁層を磁性薄膜でサンドイッチした構造からなり、磁性薄膜の磁化の向きによって情報を半永久的に保存できる。この特性を利用することで待機電力を必要としない不揮発性メモリーが可能となり、既存のノイマン型コンピューティングだけでなく、脳の構造や情報処理方式を模倣して高度情報処理を目指す脳型コンピューティングへの適用も検討されている。脳型コンピューティングでは膨大な情報処理を求められるため低消費電力性と高い情報の記録保持特性の両立が重要となる。低消費電力化の観点では、従来の電流書き込み型MRAMと比較して2桁の消費電力低減が期待される電圧書き込み型磁気メモリーに注目が集まっているが、一方で非常に薄い磁性層を用いる必要があるために高い記録保持特性の確保が課題となっていた。今回トンネル障壁層に、LiFとMgOを組み合わせた複合トンネル障壁層を用いた新構造のMTJ素子を開発した。鉄(Fe)とMgOの間にわずか1~2原子層の非常に薄いLiFを導入することで、Feの磁化の向きが膜面垂直方向に安定化し、垂直磁気異方性がMgOのみを用いた従来構造より約2倍に向上することを見出した。この新構造MTJ素子は電圧書き込み型MRAMにおいてもギガビット級の大容量化を可能とし、低消費電力性と高い記録保持特性を必要とする脳型コンピューティング用MRAMの開発を加速する技術として期待される。

エレクトロニクス・製造領域の最近の研究成果の概要図

火砕流分布図 2022年1月25日発表

日本で発生した巨大噴火の影響範囲を明らかに-シリーズとして「大規模火砕流分布図」を作成-

日本で発生した巨大噴火による12件の大規模火砕流について、これらの分布図をシリーズとして作成することを開始した。第1号として、約3万年前の姶良(あいら)カルデラの巨大噴火により噴出した入戸(いと)火砕流の分布図を公開した。「大規模火砕流分布図」シリーズは、過去12万年間に日本で発生した巨大噴火について、多数の研究者による地表の地質調査の結果とボーリングコアデータを集約し、これら最新の知見に基づいて、大規模火砕流堆積物の分布範囲と層厚などの情報を統一的な基準で示す。第1号となる入戸火砕流の分布図は、火砕流堆積物の復元高度分布、層厚と最大粒径の変化、流向データ、復元分布、そして火砕流に伴う降灰分布を示している。入戸火砕流と火山灰の総噴出量は、改めて推定した結果、800〜900 km3であることが明らかとなった。これは従来の推定値より約1.5倍大きい。巨大噴火は低頻度であるが、発生すると広範囲に甚大な影響を及ぼす。本シリーズは、巨大噴火に備える防災計画や国土利用計画の策定に貢献する。

地質調査総合センターの最近の研究成果の概要図

平面黒体装置 2022年1月19日発表

検温用サーモグラフィーの確かな温度基準となる平面黒体装置を開発-理想的な黒体に近く、温度と赤外線放射量の換算を精確に実現-

非接触検温などで用いられるサーモグラフィーの測定温度の精確(精密かつ正確)な基準となる平面黒体装置を開発した。物体からの赤外線放射量を温度に換算して可視化するサーモグラフィーは、近年、新規感染症の防疫現場において非接触検温に利用されている。ただし、サーモグラフィーは外的要因などに左右されやすいため取り扱いには注意点が多く、精確な温度基準の使用が推奨されている。温度基準としては、これまで平面黒体装置が使用されてきたが、赤外線の放射率が十分でないために周囲の温度や発熱体などの影響を受けやすく、精確な温度測定が困難だった。今回、黒色樹脂の表面構造を工夫して赤外線における理想的な黒体(放射率1)に極めて近い材料を作製し、体温付近における温度と赤外線放射量をプランクの黒体放射の法則に基づき精確に換算できる平面黒体装置を開発した。これにより、サーモグラフィーの性能試験、測定対象・周囲環境の影響といった誤差要因の評価のほか、温度表示の現場校正が可能になる。サーモグラフィーによる体表温度の精確な計測を通じて、非接触検温の信頼性向上へ貢献するものと期待される。

計量標準総合センター域の最近の研究成果の概要図

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