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高速・高精度に人の動きを分布センシングし、遠隔操作ロボット、技能の見える化、VR技術に貢献 【用途例】遠隔操作技術、匠の技のデジタル化、VR技術へ応用
これまでのビジョンセンサやモーショングローブなどを用いた人の動きの取得では、接触情報の取得ができず、さらにはプライバシーの問題、データ量の問題、設置容易性の問題などがあり、利用が広がっていません。我々はこれらの課題を解決し、接触情報、手や腕の動作姿勢情報を高精度かつリアルタイムに取得します。これにより今まで利用ができなかった分野への応用展開を行います。人の動作を体現する遠隔操作ロボット、訓練・技能伝承用のスキルの見える化、VR技術への応用を考えています。
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簡便かつ低コストで合成可能な有機薄膜太陽電池材料の開発 【用途例】印刷塗布による量産が可能な超薄型、伸縮可能な太陽電池
カーボンニュートラルを実現するためには、再生可能エネルギーの普及拡大が不可欠です。しかしながら、昨今の太陽光発電は災害による事故の多発や条例の制定などにより、普及が進まない要因となっています。そのため、立地制約のない次世代太陽電池の実用化が望まれています。本研究が実用化されれば、次世代の太陽光発電として、再生可能エネルギーの普及拡大に寄与することが期待できます。
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固体触媒を用いる次世代型プラスチックリサイクル・アップサイクル法の開発 【用途例】固体触媒を用いたプラスチック類の高効率分解および新規アップサイクル法
これまでに行われてきたプラスチック類のケミカルリサイクルでは、高温高圧といった厳しい条件を必要とするケースが多く、また溶液中で用いる均一系触媒が多く用いられてきました。そこで、より温和な条件下で再使用できる固体触媒の開発が望まれています。本研究では、独自のナノ触媒技術を駆使して合成した固体触媒を用いる、高効率プラスチック分解を目指します。さらに、本触媒を利用して、プラスチックのアップサイクル法を提案していきます。
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鉄触媒を利用したシランカップリング剤、シリコーンゴム、シリコーン樹脂の製造 【用途例】高機能有機ケイ素部材
シランカップリング剤、シリコーンゴム、シリコーン樹脂などの有機ケイ素部材の製造には希少な白金が触媒として利用されています。白金触媒は硫黄などのヘテロ原子が微量でも材料中に混入すると触媒被毒により性能を発揮せず、化学反応が進行しません。本技術開発により、鉄触媒を利用した有機ケイ素部材の製造法を確立し、貴金属に依存する有機ケイ素部材製造技術からの脱却を実現します。また、現在の白金触媒技術では製造不可能な窒素、リン、硫黄などのヘテロ原子を含有する有機ケイ素部材の製造に挑戦し、新しい有機ケイ素産業の創出を目指します。
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パターン光照射によるナノ結晶のパターニング 【用途例】フィルムに幅広い機能を付与
近年、金属や無機のナノ結晶(粒子)の合成法が研究され、それらのサイズ･形状･組成などが容易に調整できるようになりました。その結果、様々な(光学的･電子的･磁気的･触媒的)性質を持ったナノ結晶が利用可能となっています。目的に沿ってナノ結晶を選定し、フィルムにパターニングすれば、例えば、電気伝導や熱伝導の方向を制御できるなど、色々な応用が考えられます。提案する方法は、原理的に、特定のモノマーやナノ結晶に限定されないと考えています。本研究でその特徴が明らかになれば、ワンステップで様々なナノ結晶をポリマーフィルムにパターニングすることのできる、機能性の光硬化材料の開発に繋がると期待しています。
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軽量・高強度・低コストなラージトウ炭素繊維スタンパブルシートの製造技術 【用途例】軽量・高強度な炭素繊維複合材料部材の適用
本研究開発では軽量・高強度な炭素繊維スタンパブルシートをラボスケールで連続的に作製するプロセスの実証を目指します。炭素繊維複合材料の適用を妨げるコストの課題について、より安価な炭素繊維基材と工夫された製造技術によって解決します。幅500mm程度、長さは数メートルのスタンパブルシートをラボスケールで作製可能です。共同研究を通じて社会ニーズに応じた様々な製品用途へ炭素繊維複合材料を展開できればと考えています。
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次世代の蓄電を担う超環境適合かつ持続可能なオール有機電池の開発 【用途例】持続可能なオール有機電池
脱炭素社会に向けた再生可能エネルギーの導入には、電気エネルギーの貯蔵を担う二次電池が必要であり、その需要はますます増加している。一方、二次電池には、資源枯渇の問題から、今後、高い環境適合性及び再利用性が必須となる。本研究開発では、生体物質など地球上に豊富な資源を原料とした環境負荷の小さい合成法によって機能性有機材料を調製し、これらを電極活物質とした持続可能なオール有機電池を提案する。
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低温廃熱利用CO2フリー廃棄物ガス化を実現する低温作動酸素キャリア 【用途例】廃プラスチック、廃バイオマスなどの廃棄物を原料としたカーボンニュートラル化学品製造
ナノ粒子を酸素キャリアとして、時間的、または空間的に反応場を分離する（ケミカルループ法）ことで、反応制約を打破し、低温でも十分な速度で反応を進行させる。一方の反応場では炭化水素が合成ガスに、もう一方の反応場では水が水素に転換する。ガス化反応の低温化により、産業の低温廃熱で、吸熱反応である合成ガス生成反応を駆動することが出来るようになれば、廃棄物の自己燃焼や化石資源の燃焼が不要なCO2フリー廃棄物ガス化が実現する。
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排水処理のエネルギー消費量と生産量の差し引きがゼロとなるネット・ゼロ・エネルギー水再生システム 【用途例】トイレ・散水・清掃などの非飲用目的の再生水製造
再生水は水資源としてのポテンシャルは高いが、下水処理水の再利用率は約1.3％（新下水道ビジョン）程度しかなく、いまだ利用量は少ない。人口10万人以上で、渇水確率1／10（水道減断水）以上の都市における下水処理場は全国で約400箇所あり、そのうち下水処理水を緊急的に利用するための施設を設置している下水処理場は約100箇所あり、約25％を占めている（新下水道ビジョン）。未だ約75％が下水処理水を緊急的に利用するための施設を設置していないことから、本技術が普及する可能性は高い。
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非侵襲的ウェアラブル心身的負担計測システム 【用途例】作業負担解析による労働持続可能の提示
作業時の心身的負担を定量的に把握し、労災や精神疾患の未然防止、および休業による機会損失の低減を目指す総合的な負担可視化システムである。作業者の状態に応じた労働最適化を可能にすることで、高齢者が安全安心に働ける環境を実現し、労働持続可能性の向上と人手不足の解消に寄与する。さらに、健康（労働）寿命の延伸を通じて、高齢者医療費や介護保険負担の低減にもつながる社会的価値の高い技術である。
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金属元素を用いずに金属調光沢を発現！水溶性インクから調製する金属調光沢材料の開発 【用途例】塗料、筆記具、化粧品、電子材料など、様々な分野へ展開
一般的な金属光沢塗料は、金属フレークを展色剤中に分散させることで光沢を発現しています。しかし、金属の使用が腐食や色ムラの発生などを引き起こします。本研究では、金属を含まない有機高分子で金属調光沢を実現するため、これまでの金属調光沢塗料よりも軽く、腐食しにくいといった特徴があります。また、光沢膜は有機高分子からなる色素粉末を水に溶かした水溶性インクを基板に塗布することで調製します。有機溶媒を使う必要がないため、環境に優しいインクから様々な物に金属調光沢を付与することができると期待されます。
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高温環境でのIoTを可能にする熱電モジュール 【用途例】高温製造現場のIoT化を実現する環境発電電源
データを取得・解析することで、システムの効率的運用が可能になる。データの取得にはセンサーや通信デバイスが必要であり、それらを動かすための電源が不可欠である。材料の製造現場などは高温環境に置かれているが、高温環境に置かれたシステムは複雑な場合が多くIoTによる管理が有効である。しかし高温環境に対応したメンテナンスフリー電源はほとんどない。本研究では高温環境に対応できる環境発電電源を開発し、データの取得によるシステム管理の基盤技術とする。
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スマホを胸ポケットにいれて作業するだけで業務を可視化 【用途例】ロボットの導入効果を数値化して、販売や製品開発を支援
本システムでは、計測アプリをインストールしたスマホを胸ポケットにいれて（または首から下げて）作業するだけで、現場の業務を可視化できる。特に本研究では、現場の機械化のニーズを要素作業・動作・姿勢レベルで定量的に算出することを目指す。さらに、機械導入前後で計測を行うことで、実際の導入効果と、発生している付帯作業等を把握でき、アフターサービスや今後の製品開発への活用にも利用できる。
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多元素化により熱的特性を制御した耐熱コーティング材料の開発 【用途例】熱の有効利用と高温での長寿命化(燃焼機関や材料の製造)
既存の耐熱材料の限界を打ち破る新たな耐熱材料の設計指針を見出すことを課題に掲げています。遮熱、耐環境性を備えた材料を機械部材にコーティングとして実装することにより、省エネルギー・低CO2エミッションに貢献したいと考えています。また、熱膨張係数の差により生じる損傷などを低減できる材料が実現できれば、信頼性向上にもつながり、輸送用機器の安全・安心を実現できるのではないかと考えています。
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ポストシリコン半導体材料として期待される原子層半導体への新規ドーピング技術 【用途例】超低消費電力微細半導体デバイス
現在のシリコンベースの半導体テクノロジーでは、数nmのスケールまで微細化を進めると電流が流れにくくなったり、その制御が難しくなるといった問題が生じてきます。この困難を解決できる材料として注目されているのが原子数層の厚みしかない「原子層半導体」と呼ばれる材料です。しかし、従来技術では、電流制御に必要なキャリアドーピングを行う際に、電流の通り道であるチャネルにその流れを妨げる不純物や欠陥が導入されてしまうことが問題となっています。そこで、本研究では、基板分極とのリモート相互作用を利用するという新しいアプローチでこの困難を解決し、半導体デバイスの省エネ化と微細化を両立させることを目指します。
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