今年2018年のノーベル賞は誰にいよいよ今年もノーベル賞の日がやってきました。(以下当ブログは自然科学部門だけに言及します)先ず10月1日には医学生理学賞、2日には物理学賞、3日は化学賞が発表されます。受賞者の予想は各メディアからいろいろ出ていますので詳細は最後の参考サイトをご参照いただくとして、ここでは私見も交え選出してみます。2012年に山中伸弥氏、そして15年に大村智氏、16年に大隅良典氏と2年連続日本人が受賞している実績があり、今年も受賞に期待が高まっています。今年は、免疫と遺伝子関連が注目されているという。免疫関連なら◯体内の異物に抵抗する免疫ブレーキ役のたんぱく質「PD―1」を発見した京都大学の本庶佑(たすく)特別教授。PD―1の働きを抑えれば、免疫細胞によるがん細胞への攻撃が再活性化することを発見。これを応用した抗がん剤「オプジーボ」の開発につながった。◯免疫が過剰に働くのを抑える「制御性T細胞」を発見した大阪大学の坂口志文(しもん)特任教授。「世紀の発見」といわれている。(T細胞は免疫の司令塔と言われもの)遺伝子関連なら◯ゲノム(全遺伝情報)に関する独自のデータベース「KEGG」の整備を進めてきた京都大の金久実特任教授(70)(米の科学情報サービス会社の予想)金久氏はバイオインフォマティクス(生物情報科学)研究の先駆者的な存在で、生体システムの機能の解明に役立ち、医療や創薬など幅広い応用が期待されている。◯ゲノム編集技術ゲノム編集技術の一種「クリスパー・キャス9」は使いやすさや効率の良さから医療の治療法の開発や農水産物の品種改良等、幅広い分野で近年劇的に普及している。開発者は米国と仏の博士だが、受賞すればこの研究の元になった「クリスパー」という遺伝子配列を発見したのが日本の石野良純九大教授の為、共同受賞となる可能性もある。昨年は「重力波の観測」で米の3氏が受賞しましたが、今年は日本人の受賞が大いに期待されています。その根拠は?!、以下参考サイトからの引用です。「ノーベル物理学賞の受賞分野には法則性があるといわれていて、物性(物質の示す物理的性質)の分野と宇宙・素粒子分野が交互に受賞する傾向があります。近年を振り返ると、2013年は素粒子(ヒッグス粒子)、14年は物性(青色LED)、15年は素粒子(ニュートリノ振動)、16年は物性(トポロジカル相転移)、17年は宇宙(重力波)ときていることから、今年は物性分野からの選出が有力とされています。物性分野なら日本人候補者は多数います。磁石の力で電気的な性質を変えたり、電圧を掛けて磁気的な性質を変える出来る「マルチフェロイック物質」を開発。この物質は電気と磁気の性質を併せ持つため、メモリーデバイスへの応用と電子機器の省エネに期待されている。◯ネオジム磁石を発明した佐川眞人氏1982年に史上最強の磁石「ネオジム磁石」を発明。ネオジム磁石は30年以上「最強」の座に君臨し続けていて、「ネオジム磁石がなければ世界中の産業が成り立たたくなる」と言われる。世界の産業や社会への貢献度は多大です。その開発秘話は日経産業新聞の仕事人秘録のコラムに同氏が掲載されました。その要約ブログはここから。つもの新物質の発明をされています。毎年候補に上がりますが果たして。東京大学教授アインシュタインの一般相対性理論の効果を、約15mの標高差で昨年観測した「光格子時計」の発明。160億年で1秒しかずれないそうだ。因みに現在のセシウム原子時計は3000万年に1秒とのこと。私的には時計よりもアインシュタインの理論の検証が出来るというのが興味ありますね。蛇足かもしれませんが、いつも頭の片隅で思っていたことを、つい最近出版された本で見つけたのでここで紹介します。それは青色LEDの開発ではノーベル賞を受賞したのに、赤色、青色LEDの両開発をも行い更に光通信に多大の貢献のあったとされる元東北大学教授の西澤潤一氏がノーベル賞と無縁のことです。このことについて日本在住の外国人弁護士(+タレント?)のケント・ギルバート氏が書いた「日本人だけが知らない本当は世界で一番人気の国・日本」(SB新刊)の、第一章匠の中で記述しています。以下項目だけを列挙します。「光通信の父にして「ミスター半導体」(一部省略)本書は現代日本人が知らない産業、社会面をたくさん詳述していますので、是非ご覧になることをお薦めします。おっと、随分脱線しましたが、本論に戻ります。他の2賞に比べ対象分野は広い。昨年は装置(生体分子を計測するクライオ電子顕微鏡)が選ばれたため、今年は有機化学や材料分野が有望と考えられている。毎年候補に上がっているので今年は可能性が高い。ニッケル水素電池や鉛蓄電池というバッテリーが世の中にあったけれど、現在では広く普及し青色LED以上に世界に貢献していると思う。「キラルルイス酸触媒」と呼ばれる応用範囲の広い触媒を開発した。必要な有機化合物だけを取り出す「不斉合成」で炭素同士や炭素と窒素の結合を実現するなど、医薬品開発や精密化学工業の発展に大きく貢献した。内部が空洞の立体構造を作る。この技術を使えば調べたい化合物の溶液を含ませると穴に収まる様に整列するため、手間がかかる結晶化をせずに化合物の構造を解析できる。その他、日本人としては推したい光触媒やCNT等もあるが・・・。昨年の発表から1年を掛けて選考された結果が明日から発表される。日本は2000年以降は米国についで2位となっているが、欧州勢との距離は受賞により更に開くか受賞無しで縮まるか?他のアジアの諸国の受賞者はでるか。来週一週間で決着する。ポスト「京」の運用開始を21年からと発表し、またスパコンのニュースがふえて来そうです。スパコンの計算速度については、1993年から年2回世界の上位500台のランキング(TOP500)が発表されてきました。当初はずっと米国クレイ社製が占めていましたが、日本が2002年に「地球シミュレーター」で、また2011年には「京」でトップを占めました。近年は中国の躍進が著しく10年と13から17年まで4年連続して中国がトップを占めました。世界のスパコンの順位の変遷とスパコンによる大型製品開発の例は以下の図がわかりやすいですね。理研のサイトよりただし今年2018年6月25日の発表では、再び米国のIBMの「Summit」がトップに返り咲きそれと3位を、また中国は2位と4位を占め、日本は産総研のAI専用スパコン「ABCI」(富士通)が5位になったものの、「京」は16位になっていました。中国は速度争いではトップを逃したものの206台とダントツで、米国の124台、3位の日本の36台を大きく上回っています。速度では負けても小規模パスパコンの省エネの技術面では優位性を保っている状況ではあります。安心の確保等に不可欠な「国家基幹技術」であり、上図で見たように各国がその開発競争にしのぎを削っています。有し、幅広い分野をカバーするシステム)としてポスト「京」開発のプロジェクトを立ち上げました。以下ポスト「京」についての開発計画をご紹介しますが、その前に1.まずはスパコンのおさらいです。1「スパコンって何がすごいの」(非常にわかりやすい解説ですが2011年の資料ですので、ランキングは無視してくださいね。)2これは会社の宣伝サイトではありますが、最新情報も入れた一般受けする項目で非常に分かり易くかかれています。「日本の誇るスーパーコンピュータ「京」!スペックやできることを紹介」2.最初に日本のスパコンが世界トップになったのは、2002年の「地球シミュレーター」でした。3.次のトップは2012年9月末に本格稼働したスーパーコンピュータ「京」です。当初は10ペタフロップスという1秒間に1京回(1兆の1万倍)の計算が可能な驚くべき性能でした。おける速度を評価するGraph500等があります。参考サイトそれではいよいよ本論のポスト「京」の開発計画に入ります。計画の概要を最初にざっと要約しておきます。<事業の目的>◯我が国が直面する課題に対応するため、2021年の運用開始を目標に、世界最高水準の汎用性のあるスーパーコンピュータの実現を目指す。4画期的な成果の創出<ポスト「京」の開発スケジュール>2014年:基本設計開始、2015年:詳細設計開始、2018年:製造開始し2021年:運用開始(の予定ですが・・・)<重点課題>以下の5つのジャンル1健康長寿社会の実現、2防災・環境問題、3エネルギー問題、4産業競争力の強化、5基礎科学の発展の内、9つの重点課題から構成されています。ついて」の14頁~18頁に、京以前、京での現在、ポスト「京」の将来像を画像入で分かりやすく説明されているのが分かり易いかもしれません。実際各ポスト「京」プロジェクトの詳細なサイト(文書)を読んで理解するのは大変です。従って1.先ず動画で理研の全体把握2.次いで本文の「ポスト「京」プロジェクト」で追認3.そして文部科学省の「フラッグシップ2020プロジェクト(ポスト「京」の開発)について」でより理解。最後にポスト「京」は2021年に稼働予定ですので、それ迄TOP500では中国(天河3号等)と米国スパコンのトップ争いが続くと予想されます。その間日本のどんな高性能スパコンが出現するのかまた小規模でも省エネ性に優れたスパコンが「Green500」での上位を占め続けるか注目してゆきたいとおもます。次(11月)のスパコンランキングの発表(年末)がたのしみです。スパコン「京」前後とポスト「京」に関する情報にコメント夢の全個体電池(NHKサイエンスZERO)先日NHK-Eテレ「サイエンスZERO」で全固体電池開発の番組があったので概要を紹介したい。冒頭EV自動車レースの場面が展開される。この部分は、現状のバッテリーをEV自動車レースに使うとバッテリーが大きい、充電時間が長い、高速走行では持続時間が短くなる(即ち航続距離が短縮)等の現在のリチウムイオン電池での問題を視聴者にわかりやすくアピールしたもの。これら現状のリチウムイオン電池の問題は、電解質に可燃性液体を使っているためであるが、これらの問題の解決には、当面の主流として電解質を固体にした全固体電池と考えられ現在世界中で開発競争が繰り広げられてている。(過去ブロブもご参照ください)東工大の菅野了次教授は、30年も前からこの固体電解質でのリチウムイオン電池を研究していた。研究開始から10年たった1991年、液体の電解質を使ったリチウムイオン電池が実用化され現在主流の二次電池としてIT機器等各所に使われている。(より短時間での充電、長時間の使用等の要望はあるが)その開発者の一人吉野彰氏は毎年ノーベル賞候補に上がるが、今年日本版ノーベル賞ともいえる日本国際賞を受賞した。(9合目)まで来たという。その背景には3つのブレイクスルーがあった。ブレイクスルー1:2011年、液体電解質を上回る性能の固体電解質の発見。組成はLi10GeP2S12その結晶構造は、GeとPとSががっちりとした結晶構造を取っており、一部のLiイオンがまるで液体の様に動いていた。性能(エネルギー密度、出力密度)はリチウムイオン電池を上回ったが、高価なGeを使っているのが問題。ブレイクスルー2:2016年、Geを使わずに更に高性能な電解質を開発。その組成はLi9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3Geの代わりにSiを使いほんのわずかの塩素を加えたところ、それまでの性能を上回る固体電解質が得られた。使ってリチウムイオンの分布状態を調べるとGeが有るときよりもより3次元的に広がっている。熱的な安定性に関しても、通常の(液体電解質の)リチウムイオン電池は60度での使用とされているが、今回の組成の固体電解質は150度くらいでも十分使える。(そもそも粉末を500度に焼いて作る)また耐久性である充放電回数も100度での結果では1000回でも全く劣化しない。ブレイクスルー3:性能を低下させる界面の問題を解決。電流が流れやすい電解質は出来たが、作った電池は思ったより電流が流れなかった。この原因は酸化物(正極のコバルト酸リチウム)の方が硫化物(開発した固体電解質)よりリチウムイオンを引きつける力が強い為、正極に接触している電解質の界面部分のリチウムイオンが正極に引き抜かれリチウムイオンの無い空間が出来、不均一な固体電解質となっているためであった。そこでNIMSの高田氏は両者間にチタン酸リチウムの薄膜(数ナノメートルのLi4Ti5O12)を導入することで、通常の3倍(600w/kg)の出力が得られた。現在その膜の働きの原理はまだわかっていないという。現在この原理の解明中であり、解明されれば更に高性能な全個体電池の開発につながると考えられている。)は2018年6月15日付で、全固体リチウムイオン電池を早期実用化するための研究開発プロジェクトの第2期をスタートさせた。その声明文は以下の通り。15法人が連携・協調し、全固体リチウムイオン電池のボトルネック課題を解決する要素技術を確立しつつ、プロトタイプセルを用いて新材料の特性や量産プロセス・EV搭載への適合性を評価する技術を開発します。日本主導による国際規格化を念頭に置いた安全性・耐久性の試験評価法を開発します。研究開発と並行して、電動車両が大量普及する将来の社会システムのシナリオ・デザインを検討します。2017/08/11)◯全固体電池の菅野教授が語る、EVはこう進化する。次世代電池の“本命”はリチウムイオン電池の限界を超えるか。2018年1月17日)最後にトヨタ自動車は全個体電池を搭載したEVを2022年に発売すると発表している。番組では、全固体電池の開発が登山に例えるならほぼ9合目に来たと菅野教授は述べておられるが、番組で公開出来ない部分もあるはずなので、トヨタ及び他の会社での車載用電池としての性能、製造プロセス等相当進んでいると思われる。今後外国勢(特にドイツ、中国)の情報も含め、車載電池の先端状況に注目してゆきたい。ブレード、そして飛行機(ボーイング787等)に用いられてきた。於いて魅力的な素材ではあるものの、材料が高価なこと、大型部品の加工が難しい、加工時間が長い等で生産性が低いという問題から、一部の高級車・部品を除き、量産車には採用されるまでには至らなかった。CFRPにはこれまで熱硬化性樹脂を使うCFRPに対し、炭素繊維は同じだが熱可塑性(熱くなると柔らかくなる)樹脂を使う熱可塑性CFRP(一般にはCFRTPと略記される場合が多い)が開発された。熱可塑性樹脂は帝人が開発したが、GMはこの熱可塑性CFRPを使い世界で初めて量産車のピックアップトラックに採用した。熱可塑性樹脂は熱硬化性樹脂に比べ材料コストが安く、成型時間も短いが、これまで大型部品の量産が難しいという課題があった。それが複雑形状の大型部品を短時間(1分)の成型時間で量産出来るようになったことで量産車に採用された。帝人とGMが6年3ヶ月の歳月を掛けてこぎつけた技術だ。トヨタ自動車は採用する炭素繊維を、東レではなく三菱ケミカルのCFRPに決めた。その理由は三菱ケミカルがSMC(シートモールディングコンパウンド)工法をもっていたからだった。(尚東レは2014年トヨタの燃料電池車ミライの水素貯蔵タンクや円筒シャフト等の部品を提供してはいるが大型成型品ではなかった)SMC工法とは、2~3cmに切断した炭素繊維をエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に分散させたシート(SMC)を使い、同シートを加熱しながらプレス成型して製品をつくる方法。特徴は複雑な形状の部品が成型出来ること、量産対応が可能なこと。カット繊維を使っているため、強度的には低くなるため、SMC工法による部品自身で強度が足りない場合は、カットしてない長繊維でのプリプレグや、長繊維で作った織物を片面に充てがい樹脂成型して強度を補強する方法が取られている。熱硬化性CFRPは部品や高級車ボディーへの一部採用で先行してきたが、GM・帝人で車体に採用が決まった熱可塑性CFRPが追い上げてくる可能性が高い。車の軽量化の手段として、これまでの材料である高張力鋼(ハイテン)板やアルミ合金が使われてきたが、軽量化を目的としたその使用量の低減には自ずと限界がある。高張力鋼の引張り強さは、炭素繊維の長繊維の併用で十分補強でき、アルミ合金部品には素材単価はかなわないとしても、多くの部品からなるものであれば、CFRPの一体成型によるコストダウンが可能になる。上記の理由で今後CFRPの大衆車への使用が増大して行くと思われるが、GM/帝人の熱可塑性CFRP対トヨタ/三菱ケミカルの熱硬化性CFRPの行方が注目される。飛行機向けでは圧倒的地位を築いている東レが出遅れていた量産車へのCFRPの取り組み・巻き返しが注目される。これまで車用部品、大型パネルの部材として熱可塑性CFRPが先行開発採用されてきたが、今後は可塑性CFRPが主流になっていくのではないかと一部で考えられている。確かに加工性(生産性)、性能(強度等)、材料コスト(樹脂)、リサイクル性等が熱硬化性CFRPより優れていればそうなるのは必然だが、しかし私にはどうしても気になる点がある。熱硬化性CFRPは問題ないが、熱可塑性CFRPは成形品でも高温になると樹脂が柔らかくなる。このため常温で強度が維持されていても、火災等何らかの異常高温環境になった場合に強度が不足し問題になることはないのか。三菱ケミカルは17年に入り、シート・モールド・コンパウンド(SMC)と呼ぶ生産性を向上したCFRPがトヨタの「プリウスPHV」の骨格部材に採用された。車の軽量化量産車に採用される炭素繊維(CFRP)はどちらが勝つ?にコメント石とプラスチックから出来た紙、ライメックス(LIMEX)最近ライメックスという「石から作られる紙」が注目されている。その特徴は1.従来の紙の製造時に必要とされる原料の木材と水が不要である。(因みに紙1トン作るのに木材20本、水100トンが必要だが、代替紙1トンのためには石灰0.6~0.8トン、樹脂(PP)0.2~0.4トンとされる。)2.原料の石(石灰石)は日本で100%自給出来る資源であり、世界的にも埋蔵量は非常に多く枯渇の心配はほぼない。(結果値段も安い)3.薄い紙としてだけでなく、厚物、板物としてプラスチックの代替としても使える。4.紙に比べ耐水性や強度が高いので、浴室等水回りや屋外での使用もできる5.製造時、廃材や汚水の発生が少なく、特に世界的に逼迫してきている水を大量に使わなくて良いエコロジー素材である。・2011年に山崎敦義氏によって設立されたベンチャー企業TBMが開発。従来の石灰石の代わりに植物から作った生分解性プラスチックであるポリ乳酸とを組み合わせたバイオプラスチック新素材の開発。・生産量の拡大計画2020年に白石市の工場の年産能力を6千トンから5倍の約3万トンに高める予定。<所感>・原料が石灰とPPから考えると、なぜもっと昔に世に出なかったのかとは思う。基本的に特許が取れるということは誰もやっていなかったのだろうか。昔から大理石(石灰石)とアクリル樹脂MMAとの混合製品はあった。素材・技術がシンプルそうなので「日本発」というのは一寸気が引ける。(「KAIZEN」が妥当?)。・原料が自給出来る日本にとっても有用だが、水も木も少ない中東にとってはポスト石油としての期待もさぞ大きいだろうとおもわれる。今後のプラント建設に期待。開発途上国にとってもまずは採用しやすい自国の産業となりやすいだろう。値段を基準に棲み分けて行くのでは。今後多種の樹脂が使われてくることは必然。環境性(エコロジー)を謳い、生分解性樹脂を多用されるならそもそもリサイクルそのものがなくなる。・「アップサイクル」が出来る製品でもあった。アップサイクルとは、リサイクルの上位概念で元の性能以上のもの(材質・製品等)に生まれ変わらせるという意味。今後いろいろな分野でこの言葉が好んで使われるようになりそうだ。LIMEXが今後、素材としての発展と用途してどんな分野にどれだけ浸透(侵食)してゆくか、注目してゆきたい。◯参考ストーンペーパー<参考情報>最近のプラスチック製ストローの環境汚染の問題に絡み、2018年10月4日の日経産業新聞にわかり易いライメックスの記事がでている。注目は、TBMが伊藤忠他と組んで20年度までに米国に工場を設けるとしていること。石灰石、ライムストーン、LIMESTONE石とプラスチックから出来た紙、ライメックス(LIMEX)にコメントペロブスカイト型次世代太陽電池の実用化近づく世界中で日本発のペロブスカイト型という新型太陽電池の開発競争があり、実用化が近づいています。太陽電池は地球に降り注ぐ膨大なエネルギーの太陽光から電気を発生させる物質の総称であり、たくさんの種類の太陽電池が研究されています。(更に詳細はNEDO太陽光発電)しかし現在は産業用・民生用としてはシリコン系が圧倒的に使われています。シリコン系も単結晶型から多結晶型、アモルファル型へと進化し、モジュールの改良とも合わせ現在はそれら単独またはその組み合わせで使われています。これらシリコン系の特徴としては、発電効率は20%程度とまだ低く、重い、硬い、割れやすいといった欠点や、製造時真空装置を使うなど生産が難しく、製造コストが高いといった問題があります。変換効率だけならシリコン型を超えるものはいろいろあり、量子ドット型太陽電池に至っては理論値は70%近くに達するとされています。シリコン系の最大の特徴は耐久性で約20年以とされ、これが現在の太陽電池市場での圧倒的地位を確率している所以です。最近このシリコン系に取って代わるとされる技術が日本の研究者によって生み出されました。ご存知の方も多いと思いますが、2009年9月桐蔭横浜大学の宮坂力教授らが発表したペロブスカイト型太陽電池です。ノーベル賞候補にも選定されているほどです。ペロブスカイト構造については後述するとして、この型の太陽電池の最大の長所は、発電基板の製造が超簡単にでき、使い勝手が非常に良くなるとされるものです。製造は基板となる薄いプラスチック板に液体の原料を塗って乾かすだけで済むつまり印刷方式で大量生産ができる様になるということです。大量生産が可能となるため低コストとなり、また製品は薄く、軽いため、現行のシリコン基盤の様に平面パネル/架台での設置の必要はなく、曲面や壁などにも貼って使える様になるというものです。このペロブスカイト型太陽電池が発表されてから、世界中の研究者が競って研究を始めており、開発当初は3.9%だったものが10%となり現在は20%くらいまで急激に向上してきています。現在の最高値は外国勢の22.7%です。(ただし試作面積の大きさが小さい場合は高めに出ている場合があり、一定の面積での性能評価必要があることに注意を要する。)このペロブスカイト太陽電池の太陽光理論値は30%とされていましたが、2017.4パデュー大の60%超の可能性があるとの報告もあります。実際大量生産(大面積)でも変換効率20%台が確保できれば、変換効率だけについて言えばほぼ十とも思われますが、問題は耐久性と有害な鉛を含有していることです。耐久性の方は、日本で確認された100°Cで2600時間の性能を維持したとか2,3年程度とか報告されていますが、シリコン製にはまだ遠く及びません。鉛の問題については鉛を使わない(鉛フリー)での太陽電池の開発が進められています。現在世界で、変換効率アップと耐久性アップの研究が精力的に研究されており、将来的には、効率はシリコン型太陽電池を上回り、耐久性は近いものが開発されるものと期待されています。したがって当面はペロブスカイト型太陽電池がその特徴(軽い・薄い・曲がる)を活かしてシリコン型太陽電池市場を少しづつ侵食して行きながら発展して行くと考えられます。以下簡単な説明と、参考サイトをご紹介します。ペロブスカイトとはもともと地球下部マントルの主要構成鉱物(MgSiO3)の結晶構造であり、模式的にはABX3という組成で、八面体構造の中心に金属元素がありその廻りを立法体構造が取り囲む形をしている。人工物ではチタン酸バリウム(BaTiO3)があり、宮坂教授が開発した組成は下記のような(CH3NH3)PbI3と言う元素構成です。ペロブスカイト太陽電池の各研究機関による成果の経緯についての詳細は最後に添付したリストをご参照下さい。茨城県つくば市にある物質・材料研究所(NIMS)の4月22日の一般開放で展示されていたパネル写真をご参考までに添付します。一般的な太陽光発電に関しての記述はここでは省略し、主題のペロブスカイト太陽電池に関しては最近の主な記事(サイト)を年代順位ご紹介しますので、適宜ご参照下さい。◯ペロブスカイト太陽電池で変換効率18.2%を達成、年内に20%目指す。今回は特に日本発の新技術による「夢が羽ばたく」嬉しい話をご紹介します。国産初の70~90人乗り小型旅客機MRJ(三菱リージョナルジェット)の開発遅れに関するニュース記事をよく見かけます。MRJは日本の小型旅客機の悲願として2008年3月に事業化が決定され、量産初号機の納入を当初2013年後半としスタートし、受注も解約オプションも含め400機以上ありました。7年遅れの2020年半ばになっています。今は早期の型式証明の取得に向け試験機の台数を増やすなどの対応がとられていますが、この間に競合会社(エンブラエルやボンバルディア)と大手との提携の動きが出て、競合環境が変わってきています。ホンダがジェット機の研究を初めてから30年を掛け遂に開発した超小型ビジネスジェット機HA-420は、既存のジェット機に無い各種新技術の採用により、走行特性や燃費の良さ等の人気で、昨年2017年の超小型ジェット部門での納入機数ではセスナ社のM21を抜き世界一になる等非常に好調な状態です。・米GEとの共同開発の新エンジンHF-120の採用。その技術革新性に対し今年2108年5月2日には米国航空宇宙学会(AIAA)より航空業界のノーベル賞と言われる「AIAAファンデーションアワード・フォー・エクセレンス」を受賞した。課題は、生産台数の増大(現在の月4,5台生産台数を7,8台に上げ100機/年)と思われるが、その他の懸念されるニュースは現在のところ見当たらない。集めた最後の参考サイトの一覧から適宜ご確認下さい。自然層流翼型でありながら、十分な厚み(強度と燃料確保)があり、操縦特性に優れた翼SHM-1を開発。エンジンを主翼上面に配置により広い客室と荷物室の確保とエンジンから伝わる騒音と振動の減少に成功。:炭素繊維(東邦レーヨン製)を使用。米当局(FAA)から型式証明取得。・2018年12月20日日本で初納入。サイトには、比較的最近の記事や動画を集めて、ほぼ時系列に並べてみました。題名から内容を類推して適当に選んでご覧下さい。お薦めは◎で示しておきます。次の3連載サイトは特にお薦め。技術内容を解り易く解説。今後新情報が出れば追加していく予定です。MRJに関しては、ホンダジェットよりはるかに多くの情報が発信されていますが、こちらに付いてもまた適当な時期に纏めてご紹介します。嬉しいニュースを待ちましょう。ホンダジェット、HA-420ホンダジェットHA-420が高評価で、納入数首位にコメントハーバー・ボッシュ法に代わる新アンモニア合成法アンモニアはハーバー・ボッシュ法により現在世界で年間約1.7億トンが生産されその8割が肥料用(つまり食料増産)に向けられ、その他食品や医薬品原料として使用されている。バーバー・ボッシュ法は、100年前にドイツで開発され、空気中の窒素と別途調達された水素を鉄系触媒下、高温(400~600°C)・高圧(100~200気圧)で作る方法であるが、現在まで製法は殆ど変わっていない。このハーバー・ボッシュ法は大量生産には向いているが、大量のエネルギーを必要とし、また製造設備も莫大な費用が掛かるのが問題であった。そこで世界中の化学者が新しい方法を探索するなかで、次の2つの技術の組み合わせで小規模生産型の新たな技術が注目されている。1.新触媒HB法では鉄系触媒を使用しているが高収率のため上記したように高温高圧の条件が必要であった。これに対し、東工大の細野教授らは、セメント成分でもあるエレクトライドという酸化カルシウム、アルミナなどの化合物をベースにルテニウムの粒子をつけた触媒により、50気圧以下、300~350°Cでアンモニアが合成できる触媒を開発した。三菱ケミカルはアンモニアの合成反応で、反応静止物であるアンモニアだけを効率よく通し、未反応物質である水素や窒素をとおさない膜(ゼオライト膜)を開発した。ゼオライト膜は本質的に高温・高圧に弱く、現状のハーバー・ボッシュ法には適用出来ない。そこで東工大の触媒に着目し両者を組み合わせ小型で高い反応収率が得られる技術を開発した。この技術によると、現状のハーバー・ボッシュ法の収率20~30%を大幅に上回る70%以上の収率が得られた。この技術を使えば、現在の一箇所での集中大量生産方式から、ドラム缶程度の大きさでも年間数千トンのアンモニが生産出来るという。分散型生産になれば、大型設備や運搬が不要になる可能性を秘めている。して工場)での生産スタイルになることが考えられる。アンモニア合成を促進する触媒については、細野教授が当初開発したエレクトライド(Ru・C12A7))以後も各種新触媒が開発されている。東工大フロンティア材料研究所の原亨和教授と元素戦略センターの北野政明准教授の研究グループらによる新たなエレクトライドRu/Ca2N、また科学技術振興機構(JST)、東京工業大学と高エネルギー加速器研究機構(KEK)らは、貴金属ではないランタンとコバルト、シリコンの金属間化合物(LaCoSi)を開発等がある。(JST)によるニトロゲナーゼと呼ばれる酵素をモデルとした常温・常圧という温和な条件で窒素ガスをアンモニアへと変換する触媒の開発も進んでいる。現在すでに上記の様にハーバー・ボッシュ法に取って代わる能力ある触媒の開発競争状態となってはいるが、今後更に新しい触媒も開発されると予想される。最終的には、総合的に1つの触媒による方式となるか、各触媒に適した生産方式で棲み分けになるのか興味深いところではある。私的には、マメ科植物の根に共生して窒素を固定する根粒菌のバイオミメティクスによる触媒を用いる生産方式を期待している。電解質に有機性の液体を使用していることから発火や爆発等の安全性の問題があり、さらにエコカーへの車載用電池としては蓄電容量(走行距離)や、耐久性(繰り返し充放電回数)が不十分とされ、更に高性能な電池が期待されている。この期待に応じられるバッテリーとして、現在電解質に無機系個体電解質を使用する全個体電池の開発が、2022年頃の実用化を目指してトヨタ自動車を先頭に各社で進められている。これらの件についてはこれまでのブログで述べてきた。(最新情報としては、非車載用の小型電池ではTDKが今年6月から生産予定とのこと)一方、この全固体リチウムイオン電池は正極に希少資源のコバルトを使うという点や容量密度(走行距離)がまだ不十分のため、更にこれらの問題点を解決し、課題に対応し得る可能性のある電池として理論エネルギー密度が現行のリチウムイオン電池の5-10倍のリチウム-空気電池がある。(NIMS)で開発されたリチウム空気二次電池の原理模式図。正極の空気(酸素)極、セパレータ―、負極のリチウム金属からなるシンプルな構造となっている。この電池はコバルト等の希少資源を使う必要がなく、負極物質は空気を原料とするもので現行のリチウムイオン電池に比べて大幅な軽量化とコストダウンが期待されている。放電(電気の取り出し)では、負極のリチウム金属からリチウムが溶けだし、リチウムがプラスイオンとなり、その時放出される電子が電流として外部回路に流れ仕事をする。リチウムイオン(Li+)の方はセパレータ―を通り、正極(多孔性カーボン)に達し空気中の酸素(O2)と反応して過酸化リチウム(Li2O2)となり正極の多孔性カーボン上に析出する。充電は、外部からの電気エネルギーにより放電の逆つまり正極に蓄積した過酸化リチウムをリチウムイオンと酸素に分解し、陰極にリチウム金属にして戻す反応。期待されるこのリチウム空気電池には以下の課題があった。1)理論大容量の実現、2)低いエネルギー効率と、短寿命これらの課題に対して、NIMSは下の取り組みを行い大幅に改善した。正極のカーボンに不織布状のCNT(カーボンナノチューブ)シートの採用により達成。これはCNT不織布の大きな表面積と柔軟な構造の寄与により、酸素の通りがよく、放電反応による過酸化リチウムが表面に析出してもCNTが変形し析出反応が制限されなくなった為と考えられている。充電により元の形状に戻るため繰り返し回数の増加に寄与している。下図がその様子を示している。低いエネルギー効率の原因は、過酸化リチウムの分解が起こりにくいため充電電圧(過酸化リチウムの分解電圧)が放電電圧より高くなることによる。短寿命の原因は、充電時過酸化リチウムが分解されリチウム金属として負極に析出する際に、デンドライト状(樹枝状)になり、リチウム金属を劣化させると共に短絡を生じる。(NIMS)の研究チームは同電池のエネルギー効率と寿命を大幅に改善する新たな電解液を開発したと発表した。新しく開発された電解液は、臭化リチウム(LiBr)と硝酸リチウム(LiNO3)を含む混合電解。これによって、充電電圧が3.5Vに、エネルギー効率の値77%まで大幅に向上した。寿命低下の一因とされていたリチウム金属の樹枝状物質(デンドライト)の析出も防止することで、従来20回以下であった充放電サイクルを50回以上(現在はもっと大きな数字となっていると思われる)まで向上させた。下の画像で概況を知り、正確には参考サイト2をご参照ください。(NIMS)は、今後のIoT時代に向けての各種デバイスやあらゆる産業に必要となる高性能電池の開発を目指し、先端技術開発センターを設置しリチウム空気電池を共同で開発に着手すると発表した。(参考サイト3,4)これまでも数々の投資を行って成功させてきたソフトバンクが参入することで、リチウム空気電池の開発が一気に進む可能性もある。トヨタ自動車は、車載用として全個体リチウムイオン電池を2020初頭に開発するとされていたが、リチウム空気電池も開発しており、その圧倒的容量の大きさ(走行距離)から今後の進展次第では車載用電池の実現が意外に早く来るかもしれない。全個体電池、他の金属も含めてリチウム空気電池の今後の進展に注目していきたい。現在EVを始めとする各種エコカーやスマホ等情報機器、その他IoT端末等にはリチウムイオン2次電池(LIB)が主流で使われている。スマホ等では現在でも火災等が発生しており、リチウムイオン2次電池の安全性が大きな問題となっている。現在エコカーや飛行機用途ではより安全性を高めたバッテリーが使用されてはいるが、火災等の心配が全くなく、車載用バッテリーでは走行距離の増大、充電時間の短縮が強く要望されている。可燃性を主体とするこれらの問題の主な原因が有機液体の電解質を使っている事にあるため、この電解質を燃えない固体電解質に置き換えた全固体2次電池の開発が世界中で研究されている。スマホやIoT機器等の情報機器では安全性以外の性能はそれ程強く要望されていないが、車載用では、電解質を固体電解質即ち全個体電池にすることによる、安全性向上の他に、電池容量(走行距離)の増大、イオン伝導性の向上(充電時間の短縮)、耐久性の向上、容積の低減が期待されている。全個体二次電池はこれまで大学や国の研究機関で試作結果はいくつか報告されているが、量産まで至った企業はない。いい個体電解質が開発されたとしても、最終的には正極、陰極を含めた原材料コスト、生産技術、量産コスト等が全てクリアされないと生産に至らない。現在各メーカーの取り組み状況は以下の通り。世界初成功)昨年11月日本電気硝子は正極材に結晶化ガラスを用いた全固体ナトリウムイオン二次電池の室温駆動に成功した。(業界初)特殊ガラスメーカーとして培った技術により、ガラスの軟化流動性を利用し、電池の固体電解質と一体化を図った高いイオン伝導性をもつNa系の結晶化ガラスを開発し、室温での電池駆動に成功した。基礎と最新動向」がある。受講しなくとも、全固体二次電池に関する全体の様子が分かる。