【材料科学】マイクロとナノの複数の孔サイズを持つ多孔質材料の生産プロセスを確立 和紙を鋳型にした合金紙から高性能電極を作製

1 ：もろ禿 ◆SHINE.1vOk もろ禿HINE! ★＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 21:58:55.93 ID:???.net

共同発表：マイクロとナノの複数の孔サイズを持つ多孔質材料の生産プロセスを確立〜和紙を鋳型にした合金紙から高性能電極を作製〜
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/index.html


http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu1.gif
図１　階層構造を持った多孔質金属の作製方法
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu2.jpg
図２　ＮｉＭｎ合金紙の外観
薄くて多孔質なのでＮｉＭｎ合金紙の下に置いた文字やロゴが透けて見える。
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu3.jpg
図３　腐食後の階層性ポーラスニッケル
機械的延性があり、幅広い用途が期待できる。
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu4.jpg
図４　階層性ポーラスニッケルの走査電子顕微鏡像
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu5.jpg
図５
（ａ） 階層性ポーラスニッケルの透過電子顕微鏡像。
（ｂ） 階層性ポーラスニッケルの元素マッピング。測定した場所のＴＥＭ像（白黒）、ニッケル（赤）、マンガン（緑）、酸素（青）マッピングを合わせた画像（Ｍｉｘ）。
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu6.jpg
図６　ナノポーラス金属の３次元像（注１参照）


（前略）

＜研究の背景と経緯＞
エネルギー変換・物質変換反応を利用している蓄電池や燃料電池で、「電極」は重要な構成部材となっています。電極をナノレベルまで多孔質化すると、そのナノ構造を設計･制御･活用することで
従来にない特性が得られます。現在の市販の電極には主にマイクロポーラス金属が用いられていますが、比表面積が比較的小さいという問題があります。比表面積が大きいと、電極触媒反応を
促進できるという利点が生まれることから、比表面積の向上が求められていました。東北大学では「脱合金化法」によるナノポーラス金属に長年取り組んでおり、比表面積の向上は達成できますが、
孔がナノレベルで小さいため、気体や液体の圧力損失が高く応用は限られていました。そこで、東北大学と太盛工業株式会社との産学協同で、マイクロからナノにわたる高次の孔サイズを持っている
多孔質材料の開発を行いました。

2 ：もろ禿HINE! ★＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 21:59:14.63 ID:???.net

＜研究の内容＞
開発した作製方法を図１に示します。まず、ガスアトマイズ法注４）により５マイクロメートル以下のマイクロ金属粒子もしくは合金粒子を作製します。それをスラリー注５）にして和紙に染みこませます。
これを焼結することで、スラリーや和紙の成分が除去されて、マイクロ金属粒子のみが焼結されて合金紙になります。この合金紙はすでにマイクロポーラス構造になっています（和紙はありふれた身近な
マイクロポーラス材料です）。この合金紙を酸性溶液で処理することで、イオン化して溶液中に溶け出す元素を選択腐食することにより、合金繊維がナノポーラス化します。これによって、マイクロから
ナノにわたる高次の孔サイズを持った多孔質材料ができます。一例としてＮｉＭｎ合金紙を作製しました。外観を図２に示します。Ｍｎを脱合金化することで、比表面積は腐食前の１ｍ２／ｇから
腐食後は１００ｍ２／ｇと１００倍になり、ナノ構造化の寄与が明確になりました。また、厚さを薄くすることで腐食後も機械的延性（柔軟性）は保たれていました（図３）。

このように作製した階層性ポーラスニッケルの走査電子顕微鏡像を図４に示します。マイクロポーラス構造の中を拡大していくと、金属部分がナノポーラス化していることが分かります。より詳細な
元素分布を評価するために、透過電子顕微鏡像で評価しました（図５）。その結果、水酸化ニッケルとマンガン酸化物の複雑酸化物がフィラメント状に発達したナノポーラス構造であることが
分かりました。このような酸化物は、スーパーキャパシタの活物質であり、特性を評価すると面積あたりのキャパシタンス（静電容量）がこれまでのナノポーラスニッケルと比べて４倍以上向上していることが
分かり、体積あたりのキャパシタンスは８８０Ｆ／ｃｍ３と見積もられました（従来の炭素材料では５０〜８０Ｆ／ｃｍ３程度）。また、水の電気分解で必要な酸素発生電極としても構造安定で高い
性能を示すことが分かりました。

本作製方法は、企業が確立した合金紙の製造プロセスと一度の電気化学手法（酸性溶液に漬けるだけ）を組み合わせる方法であり、大量生産に適したプロセスであるといえます。原理的に
さまざまな合金系に拡張できるため、蓄電池だけにとどまらず、燃料電池用電極、アルコール合成変換触媒といったエネルギー変換材料、化学物質の輸送・分離・変換を可能にする先端材料として
幅広い用途・応用展開が期待できます。


＜今後の展開＞
今回の結果は、マイクロからナノにわたる階層構造を持った多孔質材料の実用化につながる重要な成果です。現在、日本では水素エネルギー社会の実現に向け、風力・太陽光などの
再生可能エネルギーを利用してエネルギーキャリアを効率的に直接合成するための電解合成、触媒合成、電極・反応場材料に関する研究が盛んに行われています。多孔質材料はそれらの
基盤材料の１つとして活用されることが期待できます。今後、製造プロセスを最適化し、合金系を拡張していくことでエネルギー・蓄電池分野において幅広い用途・応用展開をしていく予定です。

3 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 22:23:19.07 ID:23VyEuQm.net

実用化と商売まで持って行けるかがいつもの課題。
素材の発見と開発はすばらしいが技術が埋もれすぎ

4 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 22:27:18.61 ID:hVbXHBrU.net

パイプ上にしてシルクの材料に高圧をかけて、押し出せばシルク糸が生産できる。

5 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 22:42:57.85 ID:lsnRo6ZT.net

十余年も前から水素貯蔵合金の話が万能の様に上場大企業でも言われていたことを思い出してる。
この材料科学は何に価値もない。断言を憚らない。

6 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 22:53:19.58 ID:/JHsNk69.net

太盛工業株式会社は非上場か・・・。
また電池株が騰がるな

あるいは地理的にパナあたりが会社ごと取り込む？

7 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 22:59:10.72 ID:/JHsNk69.net

多孔質金属．com
anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1433854735/6n-

8 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 23:02:56.13 ID:/JHsNk69.net

JST戦略的創造研究推進事業の一環として、東北大学　原子分子材料科学高等研究機構（AIMR）
の藤田武志准教授らは、太盛工業株式会社（大阪府寝屋川市）と共同で、マイクロメートル
とナノメートルのそれぞれのレベルで多孔質（ポーラス）構造を持つ階層的多孔質電極の
大量生産プロセスを確立しました。
〜和紙を鋳型にした合金紙から高性能電極を作製〜


＜ポイント＞
　・マイクロからナノレベルにわたる高次の孔サイズを持つ多孔質電極を開発した。
　・和紙を利用した粉末冶金法と簡単な電気化学手法により作製できる。
　・次世代の蓄電池やエネルギーの効率的利用の領域において、幅広い用途・応用展開が可能。

9 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 23:05:43.58 ID:/JHsNk69.net

http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=388667&lindID=5

こちらの記事のほうがわかりやすいな。

10 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 23:08:23.35 ID:/JHsNk69.net

今回、共同研究を通じて、太盛工業株式会社の培ってきた「和紙を鋳型にすることを特長とする粉末冶金法」から
合金紙を作製し、それを東北大学が得意とする電気化学的手法「脱合金化法注２）」によって、マイクロから
ナノにわたる高次の孔サイズを持っている多孔質材料を作製することに成功しました。
応用例として、階層性ナノポーラスニッケルを本手法により作製し、高性能な
スーパーキャパシタ注３）用電極になること、また、水の電気分解で必要な酸素発生電極と
しても高い性能を誇ることを立証しました。
　本作製方法は、大量生産に適したプロセス（特許申請中）を採用しており、多様な合金系に
適用できるため今後、燃料電池用電極、アルコール合成変換触媒といった幅広い用途・応用展開が期待できます。
　本研究成果は、近日中にWiley−VCH社が発行するプレミアムオープンアクセス誌「Advanced　Science」に正式掲載される予定です。

11 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 23:13:40.44 ID:/JHsNk69.net

頑張ってる会社だなあ
JAXAオープンラボ公募 > 事例紹介 > 先進耐熱複合材料の開発（太盛工業株式会社）
【技術提案型】

12 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 23:22:03.10 ID:iWQRY2cx.net

>>3
現場重視の日本企業では先端科学技術を応用できる優秀な人材はいません。
研究所を持っているようだ超一流企業では先端科学技術を実用化するようなリスクを冒す人材はいません。

13 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 23:35:19.38 ID:iUJ4rUh4.net

何の根拠もないがこれの実用化は比較的早いような気がする

14 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 23:40:51.74 ID:/JHsNk69.net

>>13
スレタイにあるように発明や発見じゃなくて「生産プロセスを確立」というのは大きいと思う。

15 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/09(火) 23:57:08.21 ID:8sz2pxwi.net

汚染された水のフィルターにも使えそう

16 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/10(水) 05:41:44.97 ID:IfVvczFN.net

和紙すげえええ

17 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/10(水) 07:39:46.37 ID:bhtELHtV.net

>>9
内容同じだろｗ

18 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/10(水) 09:49:30.77 ID:c4cow53B.net

　　
★　共同発表：マイクロとナノの複数の孔サイズを持つ多孔質材料の生産プロセスを確立

　　〜和紙を鋳型にした合金紙から高性能電極を作製〜

http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/index.html

（前略）
本作製方法は、企業が確立した合金紙の製造プロセスと一度の電気化学手法（酸性溶液に漬けるだけ）を組み合わせる方法であり、
大量生産に適したプロセスであるといえます。原理的に
さまざまな合金系に拡張できるため、蓄電池だけにとどまらず、
燃料電池用電極、アルコール合成変換触媒といったエネルギー変換材料、化学物質の輸送・分離・変換を可能にする先端材料として
幅広い用途・応用展開が期待できます。

今回の結果は、マイクロからナノにわたる階層構造を持った多孔質材料の実用化につながる重要な成果です。
現在、日本では水素エネルギー社会の実現に向け、風力・太陽光などの再生可能エネルギーを利用して
エネルギーキャリアを効率的に直接合成するための電解合成、触媒合成、電極・反応場材料に関する研究が盛んに行われています。
多孔質材料はそれらの基盤材料の１つとして活用されることが期待できます。
今後、製造プロセスを最適化し、合金系を拡張していくことでエネルギー・蓄電池分野において幅広い用途・応用展開をしていく予定です。

19 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/10(水) 14:26:36.24 ID:UlsG+H+e.net

タモさんならしんようしていい
じゃん

20 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/10(水) 14:50:38.65 ID:3KlGF7AN.net

て

21 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/10(水) 17:47:08.78 ID:NncGkIic.net

これ、穴のサイズを一定化するほうが利用価値があると思う。

22 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/10(水) 22:16:00.87 ID:1d2RXbeJ.net

コロンブスの卵的発想の作製方法だと思う。
他の市販のマイクロポーラス金属にも波及する可能性がある。

23 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/10(水) 22:25:23.21 ID:1d2RXbeJ.net

マイクロポーラス金属　参考youtube動画
https://www.youtube.com/watch?v=Q_5nqRYQ1To

24 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/11(木) 23:29:13.48 ID:3gpQcThN.net

実用化をはやく。

25 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/11(木) 23:53:47.84 ID:sv8gjnnI.net

フラクタル電極

26 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/12(金) 23:25:27.82 ID:Ag2oj694.net

セルメットの代わりに採用する企業が増えるかも。

27 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/13(土) 21:39:42.09 ID:dJeFXpqt.net

独創的。−何か新しいことを最初に見ることではなく、古い、古くから知られた、
誰にでも見られ、見すごされているものを新しいもののように見ることが、本当に
独創的な頭脳のしるしである。

ニーチェ

28 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/14(日) 03:47:05.49 ID:3FA5SxY7.net

わしが育てた

29 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/15(月) 21:25:20.97 ID:vlbB5FVo.net

和紙業界が絶賛。

30 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/20(土) 23:16:39.28 ID:47LJLSLP.net

他に和紙の使い道はないかな。

31 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/21(日) 02:03:48.96 ID:Ko4OfSvX.net

クリスチアーノロナウド？

32 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/06/23(火) 19:33:18.53 ID:Sm0CeNQD.net

蟹の甲羅から
ナノ電極(電池用)つくったのと
似てるのかなあ