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電池材料の機械的性質および疲労特性の予測・評価技術 【用途例】コンピュータ・シミュレーションによる予測と評価
リチウムイオン二次電池に代表されるエネルギー密度の高い二次電池は電気自動車をはじめとする機械構造物の動力源や発電した余剰電力の備蓄用バッテリーとしての運用が進んでおり、現代の都市生活に不可欠なインフラの一つといえます。たとえば電池の主要な構成部材のうち、薄い塗膜状の電極は極めて脆いという特徴があります。電極が損傷すると電池の総合的な発電能力の低下や短寿命化につながるため、その力学的な現象を解明するとともに、損傷を抑制できる電極の構造設計手法と評価方法の構築を目指しています。
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高親和性超分子ファイバーを利用した高異方性機能材料の開発 【用途例】高異方性をもつ導電性材料と磁性材料の開発
現代社会において、デバイスの軽量化、微細化、高密度化、高集積化がますます必要となり、微細加工のさらなる向上が求められる。例えば有機トランジスタや透明電極に使用される導電性高分子や、不揮発性メモリで使用される磁気材料は、高選択性、高異方性の付与により、それぞれ優れたキャリア移動度と磁気的性質が発現する。配向性をもった導電性高分子や磁性材料を作製するためには、大がかりな装置や煩雑な技術が求められる。この研究では、超分子ファイバーを利用することで、短時間かつ低コストで高異方性をもつ導電性/磁性材料の開発が期待できる。
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ナノ階層構造膜の新規合成プロセスと超高感度ガスセンサの開発 【用途例】化学物質や病気マーカーの高感度センシング
半導体式ガスセンサの高感度・高選択性・省電力・小型化が可能になると、呼気や皮膚ガスから日々の健康管理やガンの診断が可能になります。また、住宅や工場、農場などの大気成分や、食品や農産物の化学物質のモニタリングが可能となり、安心安全な暮らしの実現、工業製品や農作物の生産効率の向上、フードロスの削減などが期待されます。
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卓越した乱流可視化センサで切り拓くカーボンニュートラル・生産性向上 【用途例】電力機器に多用されている環境負荷の高いSF6ガスの代替ガスを選定
様々な業界で遭遇する乱流、しかし乱流の制御は一般的に非常に困難です。
その一因は、そもそも乱流を正確に測ることができるセンシング技術が無かったという点にあります。
逆に言えば、乱流の正確なセンシング技術があれば、そのデータに基づいて乱流を解析し、制御手法を確立できる可能性があります。
そこで本研究では、乱流を正確にとらえることが出来るセンサを開発しました。
電力機器や、エネルギー、モビリティ、プラントエンジニアリングなどの分野を筆頭に、乱流が制御できれば、カーボンニュートラル・生産性向上が実現できる分野はたくさんあります。詳細を見る
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ポリエステルの触媒的アップサイクル技術の開発 【用途例】廃ポリエステルを環境にやさしく分解し、リサイクル・アップサイクル
製品寿命が尽きたポリエステルを炭素資源としてリサイクル活用できれば、「ごみ・環境問題」と「資源・エネルギー問題」双方の解決に貢献できます。一方で、安価なポリエステルを単にリサイクルするだけでは、コスト的に「割に合わない」という側面もあるため、経済的に合理的なスキーム開発が望まれています。本研究では、ポリエステルを「モルホリンアミド」という分子に変換する新発想を提案します。モルホリンアミドはポリエステル原料へとリサイクルできるだけでなく、モルホリンアミドから様々な高価値分子をつくるアップサイクルができるため、資源回収とコスト回収を両立できる合理的な新システムへの展開が期待できます。
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座圧データ解析による新しいドライバーの状態推定指標の開発 【用途例】運転品質の向上に資する自動車
本研究は、安全な自動運転時代の実現に向けた画期的なビジョンを具現化します。運転中のドライバーの身体的および精神的な状態をリアルタイムでモニタリングして、疲労や注意力の低下を早期に検出します。自動運転技術の普及が進む中で、人間と自動車の共存は非常に重要です。座圧センサによる疲労の早期検出は、ドライバーの安全運転に貢献するだけでなく、交通事故のリスクを低減します。自動運転車両に対する権限委譲に繋ぐことで、危険を回避することもできます。
本技術は長距離ドライブや過酷な気象条件下での運転においても有益であり、ドライバーの疲労が検出された場合、自動運転モードへの切り替えや安全な休憩の提案など、適切な対策を講じることもできます。座圧センサの可能性を駆使した本技術の研究によって、自動運転の普及に対する安全性と信頼性が向上し、交通事故の発生率を低減させる一翼を担います。
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膜変形リポソームを利用した有害マイクロ粒子の高効率無毒化剤 【用途例】高効率かつ人体への影響を最小限に抑えるウイルス・細菌の無毒化
コロナパンデミックの社会問題の中で、ウイルス・細菌などの有害マイクロ粒子を高効率で無毒化する製品の開発が求められています。また、PM2.5のように大気中の有害無機微粒子の除去も長年の課題です。しかし、このようなマイクロ粒子は無毒化させるために、標的を分解する強い試薬が必要であり、人体への影響を抑えることと、トレードオフの関係にありました。膜変形リポソームという新しい材料を利用することで、このようなトレードオフの解決を目指します。
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低廉かつ小型で多機能な高圧抽出分離装置の開発と機能性製品の創出 -SDGs適合型技術を目指して- 【用途例】次世代グリーン製造工場や新製品・素材の創出に向けて
1980年代より国際的に研究開発が進められた超臨界抽出技術を受けて，2012年に独自開発した亜臨界分離技術は，在来型の蒸留・抽出・分離等の化学工学プロセスとは異なり，大幅なスケールダウンを実現できることがメリットです，自然界にありふれた水やエタノール，二酸化炭素など環境溶媒のみを製造工程に用いることができる点もメリットの一つと考えています．
以上を背景に，SDGsの推進に向けて，日本発の医薬食品・飲料・化粧品・化成品等の製造のグリーンイノベーションを目指します．ひとの五感に迫る製品開発も実施します．独自に構築した学理や理論に裏付けされた抽出分離実験の補助・サポート・支援も行います．詳細を見る
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ナノデバイスを指向した有機-無機ハイブリッドナノ粒子のCO2ドライクリーニング技術 【用途例】新規CO2洗浄乾燥法によって、ナノ粒子を活用した放熱シート・導電ナノインク・イオン電導膜の開発を支援
無機ナノ粒子表面に有機分子が結合した「有機無機ハイブリッドナノ粒子」は、溶媒への完全分散やポリマーとの完全混和を可能とするため、次世代ナノデバイスの実現に不可欠な先端材料として、合成技術と高機能化に関する研究が加速度的に進められてきた。しかし、合成後のナノ粒子を洗浄乾燥する技術は、古典的な手法に依存しており、不純物の残存・粒子凝集という問題が生じていることがナノ粒子の産業利用を遅らせている。これに対して本事業は、研究代表者が新規に開発したCO2洗浄乾燥法によってナノ粒子の完全洗浄と凝集回避を実現し、既存の洗浄乾燥技術を転換することで、ナノ材料が調和する社会を実現することをビジョンとする。
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グラフェンを用いた高感度なセンサーの開発 【用途例】ガスなどの低分子からタンパク質等の高分子、細菌やウイルスまで、様々な標的の高感度検出を実現
環境中には、ウイルスや細菌をはじめとする様々な危険物質が遍在しています。これらの公衆衛生上の危険性は、COVID-19パンデミックによっても明らかです。こうした微量の危険物質をその場で短時間・高感度かつ簡便に検出する基盤技術が必要です。
極めて表面敏感な性質を持つナノ材料グラフェンは、こうした危険物質を検出する電子センサー材料として高いポテンシャルを持っています。本研究開発では、グラフェンセンサーにより微量の危険物質を検出するプラットフォームを構築します。将来的には、公衆衛生やインフラだけでなく、食品や医薬品、生活用品など幅広い業種で、短時間・高感度にその場検出するニーズに応えます。詳細を見る
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廃棄硫黄を原料とした高機能プラスチック創出技術の開発 【用途例】電池材料・自己修復材料・吸着剤・接着剤
プラスチックは安価で加工性も高いため数多くの製品に用いられていますが、枯渇資源である原油から作製されていることや作製や廃棄の際の環境汚染など、プラスチックは世界的な問題となり、脱プラスチックの動きが盛んになっています。しかし、プラスチックは我々の生活にはなくてならない材料です。硫黄、そして室温合成という環境負荷の低い素材と製法からプラスチックを開発し、ポリマーを使用してもいい社会、ポリマーと調和した社会の構築を目指します。
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時間超解像撮影が可能な自然光ホログラフィックビデオカメラの開発 【用途例】動画撮影速度が律速していた様々な課題を解決
ビデオカメラの動画撮影速度はカメラ自身の性能で決まるため、その速度を超えての動画撮影は困難である。本事業ではホログラム画像の多重記録技術を利用して、カメラ自身の撮影速度よりも高速な動画撮影を可能にするビデオカメラ－時間超解像カメラ－を実現することを目的とする。異なる多重記録技術を融合することによって一桁以上の、将来的には二桁以上の撮影速度高速化を目指す。
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ケイ素ナノ粒子を用いた構造色カラーインク 【用途例】特殊用途の塗料・インク
人間社会を豊かにするために色材は欠かせないものですが、退色や一部化学物質の規制強化という課題があります。このような状況で、退色しない「構造色」が注目されています。
これまでの構造色は複雑な構造が必要でしたが、特異な物理現象に基づき、低環境負荷な材料で使いやすい構造色インク・顔料を開発することで、安定・安全・安心な色材への転換を目指します。詳細を見る
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酸性pHの制約を受けにくい高機能キトサン誘導体～中性でも溶けて高い性能を示すキトサン誘導体～ 【用途例】高機能キトサン誘導体を複合化した繊維や不織布
SDGsの機運の高まりにより石油由来高分子から天然高分子やバイオプラスチックへの転換が進んでいます。この時勢を背景に、天然由来のカチオン性高分子であるキトサンの需要は、年々拡大し続けています。一方で、キトサンは、アミノ基が正に帯電することで水に溶解し、正電荷に由来する吸着性や抗菌性のような機能が発現します。つまり、キトサンの溶解と機能には酸性pHの制約があります。私たちが開発した高機能キトサン誘導体は、このキトサンの欠点を克服したキトサンの上位製品であり、吸着剤、抗菌剤、化粧品素材、医薬品添加剤、分離材料など、様々な分野での利用が期待されます。
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組織スライス試料からの一括微小空間サンプリング 【用途例】基礎研究用細胞サンプリング装置
シングルセル空間解析を求めるユーザーに、あらゆる分析対象で空間解析を可能にする細胞サンプリング技術を実現します。組織スライス試料を物理的に細かく分割して容器に回収する、直接細胞サンプリング法であるため、将来、装置や手法を問わない解析に展開できます。回収した断片群は、それぞれ空間情報と紐づき、組織のどこからサンプリングされたかが分かることがポイントです。分割と断片の回収は1個ずつ行うのでなく一括で大量に処理することでハイスループットな空間解析を実現します。
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