『マテリアル革命』3

<『マテリアル革命』3>
図書館で『マテリアル革命』というニュートンムックを手にしたのです。
素材、元素分野の研究は日本のオハコであるが・・・
中韓台に差別化を図る意味でも今後ますます研鑽に励むべき分野ではなかろうかと思うわけです。

シャープのホンハイへの身売りが取りざたされている昨今であるが、いたくナショナリズムを刺激する本ですな~♪


【マテリアル革命】
マテリアル

ムック、ニュートンプレス、2015年刊

<「BOOK」データベース>より
ムックにつき、データなし

<読む前の大使寸評>
素材、元素分野の研究は日本のオハコであるが・・・
中韓台に差別化を図る意味でも今後ますます研鑽に励むべき分野ではなかろうかと思うわけです。

rakutenマテリアル革命


未来の自動車といっても、大使の場合は、中韓と差別する自動車ということになるわけで・・・読み方が偏狭になるわけです(汗)
p148~150
<未来の自動車には>
 たとえば、現在の自動車を改良することを考えてみよう。自動車の材料としてまず思い浮かぶのは、ボディやエンジン、車輪の軸などに使われ、自動車の総重量の70%程度を占めている「鉄鋼」だ。鉄鋼部分を少しでも軽量化すれば、燃費削減につながり、資源節約の面で大きな効果が得られる。

 鉄鋼の性能は、微量な合金元素を添加することで、大きく変化することが知られている。元素戦略ではあらためてその詳細なメカニズムの解明にいどんでいる。その成果によって、より強くしなやかな鉄鋼ができれば、自動車への鉄鋼の使用量を減らすことができ、さらなる軽量化が期待できる。

 ほかにも改良が期待されている材料はたくさんある。たとえば、モーターを動かすネオジム磁石には、高価で稀少なジスプロシウムが添加されている。また自動車の排ガスを除去するために使われる触媒には、現在のところ、プラチナやロジウムなどの高価な稀少元素が必用だ。これらの高価な稀少元素を添加せずに、もしくは別の安価な元素で代用しても、高い機能が得られさえすれば、価格をおさえた、高機能な自動車が登場する可能性が高まるだろう。

大使の関心がある項目を見てみます。
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【ネオジム磁石の改良】(協力:杉本・東北大学教授)
 自動車のモーターなどに使われるネオジム磁石には、レアメタルのジスプロシウムが含まれている。高温下では、ジスプロシウムがないと磁力が保てないためだ。
 これまでの研究によって、磁石内の結晶の粒子が小さければ小さいほど、保磁力が大きくなることが知られていた。そこで杉本教授らは、製作の際に使う合金粉末を粒径が約5マイクロメートルだった従来のものから、粒径約1.1マイクロメートルの微細なものに代え、低温で焼き固めることで、磁石内の結晶の粒子も微細にし、保磁力を大幅に上げることに成功した。その結果、ジスプロシウムを40%も削減することができたという。

 現在、さらに細かな0.3マイクロメートルという粒径の合金粉末の製作にも成功しており、今後、さらに結晶の粒子サイズやその構造を制御することで、より保磁力が高いネオジム磁石ができあがるかもしれない。

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【プラチナをこえる触媒】(協力:阿部・物質材料研究機構主幹研究員)
 燃料電池の燃料は水素だけではない。さまざまな燃料が検討され、研究がつづけられている。なかでもエタノールは雑草や廃棄穀物といった植物から合成することができるため、燃料として注目されている物質の一つだ。エタノールを燃料電池に使うと、ガソリンのように燃焼させる場合とちがい、有害な排ガスを出さずに電気エネルギーを得ることができる。しかしこれまで、エタノールから効率よく電気エネルギーを取り出せる触媒をは見つかっていなかった。

 阿部主幹研究員らは、タンタル(Ta)と白金(Pt)の合金粒子が常温・常圧で触媒として高い機能を発揮し、エタノールからいとも簡単に電気エネルギーを取り出せることを発見した。

TaもPtも単独ではその触媒機能はなく、TaとPtが1対3で組み合わさり、粒子となることで、触媒機能が生まれることがわかった。この技術により、エタノールを使った燃料電池が実現に近づいただけでなく、触媒機能の能力が低い元素どおしを組み合わせることで、新たな高い機能をもった触媒が生まれる可能性があることも明らかになったという。

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【新しい鉄鋼材料のボディ】(協力:古原・東北大学教授)
 鉄鋼の主要元素である炭素や窒素は、重量比でわずか0.1%程度添加するだけで、鉄の強度を飛躍的に向上させる。また、ホウ素は鉄鋼1グラムの中に0.00001グラム程度というごくごく微量加えるだけで、高強度の鉄鋼の破壊をおさえる働きを担っている。「これらの元素は軽元素に分類されまあすが、ほかの重元素と相互作用をおこして鉄鋼の性質に影響を与えることがわかっています」と古原教授は話す。

 鉄の結晶中に微量に含まれるマンガンやクロム、ニッケル、モリブデン、ニオブ、バナジウムなどの重元素と、炭素、窒素、ホウ素などの軽元素が均一に分布したり、原子数個から数百個の単位で結合したりすることで、強くてしなやかな鉄鋼ができる。それらが実際に鉄鋼の中でどのようにふるまい、どのように材質に寄与するのかが明らかになれば、添加する元素の最適な量が決まったり、稀少元素の量を減らしたり、今まで以上に頑丈でしなやかな鉄鋼が作れたりするようになるだろう。 


高性能排ガス触媒のネット情報に心躍る大使でおます♪

2016.2.13東北大学、貴金属やレアアースを使わない高性能排ガス触媒の共同開発に成功より
 東北大学は、物質・材料研究機構と共同で、貴金属や希土類元素を一切使わない高性能排ガス触媒を開発した、と発表しました。新開発の触媒は「ナノポーラスNiCuMnO金属複合化合物」という物質です。

 東北大学の藤田武志准教授は、科学技術振興機構 (JST) の戦略的創造研究推進事業で、物質・材料研究機構の阿部英樹主幹研究員と共同で、貴金属(レアメタル)や希土類元素(レアアース)を一切使わない高性能排ガス触媒、ナノポーラスNiCuMnO金属複合化合物の開発に成功しました。

 これまで、自動車用排ガス触媒にはプラチナなどのレアアースの酸化物が使用されていましたが、レアアースは市場の価格変動が大きいことなどから、レアアースを使わない排ガス触媒の開発が求められていました。
(中略)
 新開発の触媒は、合金粉末を酸に漬けるだけで作製できるため、大量生産が可能で、自動車用排ガス処理装置のコストダウンに大きく寄与することが期待できます。


『マテリアル革命』1
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