8件のコメント伝統工芸の技でつくるユニークなIoT機器あらゆるモノがネットにつながる「IoT」の普及を見すえ、ユニークな機器の開発が進んでいる。昨年、大ヒットした映画『君の名は』で主人公が身につけていたことで一躍注目されている日本の伝統工芸「組紐」が、脈拍や咳などを識別できる生体センサーとして、実用化されることになった。組紐は、細い絹糸や綿糸を編んで織り上げて作り、和装の帯締めや武具や刀剣の飾りに使われている工芸品。その組紐を特別の機能を持つハイテク繊維で作れば応用の一つとしてセンサーが出来る。関西大学システム理工学部の田實佳郎教授と帝人は、ポリ乳酸繊維を使用した圧電体に日本の伝統工芸である「組紐」の技術を用いたウェアラブルセンサー「圧電組紐」を開発した。圧電体は、圧力を加えると電気エネルギーを発生し、逆に電気エネルギーを加えると伸縮する特性を有する物質の総称。その特性を利用し、スイッチなどのセンサーやスピーカーなどのアクチュエーター(駆動体)として使用されている。圧電繊維だけではどんな動きでも電気信号が発生し、何の信号かわからない。研究チームは、紐の編み方や結び方を変えると、捉えたい動きを表す電気信号が強まるのに気づきいた。コンピューターによるシミュレーションで電気信号の変化を繰り返し計算し不要な信号を相殺する組紐の条件を突き止めた。チョーカーと呼ぶ組紐に加工すると首に掛けるだけで、食べ物を飲み込む動きを咳払いまで捉えた。スポーツウエアに組紐を縫い付けると全身の動きが分かる。将来的には検出した信号をスマホで病院に送れば医者が見て遠隔診断も出来る。今後の進歩が注目される。する炭素体』と難しいが、要は炭素原子だけの結合でナノレベルの物質である。炭素原子60個の球形の「フラーレン」、蜂の巣形状のシート「グラフェン」、グラフェンが筒状になったとも言える「カーボンナノチューブ(CNT)」がよく一般に知られている。発見の歴史はフラーレン、カーボンナノチューブ(CNT)、グラフェンの順なのだが、フラーレン(1996年)とグラフェン(2010年)はノーベル賞を既に受賞しているのに、日本人の発見になるCNTは何故かまだ受賞していない。したがって日本人として、CNT関連ニュースは非常に気になるところであり、今後CNTを主体にナノカーボンについて紹介してゆきたい。今回は先日(2/9)の日経産業新聞(今後NSと略記)に蓄電器(キャバシシタ)への応用記事をご紹介。キャパシタとは「正極と負極で挟む電解質の中をイオンが往来し両極の表面で生徒ふの電気が引き合った電気2重層で電気を貯める蓄電池の一種」。電極の表面積が広い程容量が増える。今回は表面積を広くするためにCNTを用いたということだ。その製造方法が私にはなかなか興味深かった。ナノチューブは固まりやすい欠点があるので、これをほぐすのに、これまで紹介してきた新素材セルロースナノファイバー(CNF)を使うことを考えたそうだ。有機溶媒のなかでCNTとCNFを混ぜると、CNFがCNTに巻き付くことがわかったそうだ。具体的な数値と巻付きのイメージは、直径10nm(ナノメートル)長さ10μm(マイクロメートル)(すなわち直径対長さ比L/D1000倍)、(イメージ的には太さ1mm、長さ1mの糸)のCNTに、直径3nm、長さ5μmのCNF(イメージ的には太さ0.3mm、長さ50cmの紐)が巻き付くイメージ。有機溶剤の詳細は不明だが、この溶剤にポリアクリロニトリル(PAN)を加えるとCNFの水酸基(-OH)と、PANがもつ水素が引き有いナノチューブが均質に分散する。これを窒素を含む高温ガス中で熱処理すると多孔質の炭素構造体の中にCNTが分散した状態の電極材が出来た。電気2重層が安定するには窒素を9%残すことが必要だそうだ。表面積が広い炭素材としては活性炭が有り、中でもヤシガラ活性炭は最もグラム当たりの表面積が広いことが知られているが今回開発した電極剤は同体積でその4倍だったという。従来キャパシタは充放電時間は通常の蓄電池に比べ圧倒的に速いものの、蓄電能力は劣るので用途により使い分けられてきた。今回開発品は容量もリチウムイオン電池の10数%まで近づいてきており、5年以内に50%超に引き上げる計画だそうだ。リチウムイオン電池と併用することで、キャパシターで急速充電し、その電気で稼働しながら「自動車なら走り出してから)電池を充電するという使い方が出来る。ナノチューブの製造販売を手がけるナノサミット、米MIT、らによるもの。原理が応用された蓄電池のことである。電気を電気のまま(エネルギーの化学反応なしに)充放電することが可能で、原理的には半永久的に使用することができる、理想的な蓄電装置と言われている。sミット、MITナノチューブを使う4倍容量の蓄電器の開発にコメントブリジストンは天然ゴムの性能を上回る合成ゴムの開発に成功ブリジストンはバイオマス素材からポリイソプレンゴムを作ることに成功した。自動車用タイヤは半分がゴムでその他にスチールコードやカーボンブラック等様々な物で構成されている。そのゴムにはパラゴムノキから抽出する天然ゴムと石油由来の合成ゴムの2つがある。全て天然ゴムが使われている程だ。その天然ゴムには悲しい歴史がある。天然ゴムの生産地は旧来南米地域だったが1900年代に「南米葉枯病」という病気が流行し産地として消滅してしまった。現在は東南アジアが主流だが、この先同じことが起こらないとは言えない。ブリジストンはこの原料リスクを避けるための対策として、病害診断の確立や「グアユール」と呼ぶ代替植物を米国で栽培する等手を打ってきた。サトウキビやトウモロコシ等様々な植物を発酵させ、これから抽出して作るイソプレンを重合し、天然ゴムを超える耐久性を持つポリイソプレンゴム(IR)」も開発してきた。これまで反応の触媒として用いられた触媒では分子構造が天然ゴムと異なるという欠点があった。いうのはIRには「シス」、「トランス」、「ビニル」と言う3つの分子構造が含まれており、この内ゴムの性能を左右する要素として大きいのはシス構造の比率だ。天然ゴムではほぼ100%がシス構造となっているがこれまでのIRでは94から98%強までしか比率を高められず天然ゴムに比べ耐久性が劣っていた。そこでブリジストンは今回新たに触媒の構造を変えた「ガドリニウム触媒」を開発しシス比率を最大99.9%まで高めることが出来るようになった。タイヤに用いた時の低燃費性に係わる分子の長さのばらつきを小さくすることにも成功し、天然ゴムを超える耐久性と低燃費性を確保出来たという。残る課題はコストで、現時点では天然ゴムは供給に不安はなく、価格も安いので、IRの量産化技術を編み出し、コストを下げる必要がある。ブリジストンは天然ゴムの性能を上回る合成ゴムの開発に成功にコメント次世代航空機エンジンに日本の新素材ボーイングの次世代大型ジェット機には初めてエンジンに日本の新素材が使われる予定だ。航空機の燃費をよくするために各種の軽量化が図られている。これまで最大の軽量化は胴体や翼の部分を従来のアルミ合金から炭素繊維に切り替えることで行われてきた。その炭素繊維の供給会社は主に東レだった。炭素繊維(PAN系)の生産は日本企業3社(東レ、三菱ケミカル(合併前は三菱レイヨン)、東邦テナックス)で世界のほぼ6割から5割を占めている。(昔は7割以上だったが次第に減減少している)今後も燃費向上のため機体全体への炭素繊維の使用は増えて行くものと見られている。燃費を良くするために現在注目されているのがエンジンだ。米国ジェネラル・エレクトリック(GE)は次期大型機(777X)のジェットエンジンのタービンブレード等を従来のニッケル合金から新素材の炭化ケイ素(SiÇ)繊維素材に切り替える。この繊維はCMCと呼ばれるセラミックスとの複合材に加工されたうえでエンジン部品に形成される。この炭化ケイ素(SiC)繊維はニッケル合金に比べ重さが3分の1、耐熱温度が摂氏1800~2000度あるため、現在行っているエンジンの冷却をする必要がなくなりエンジン重量の軽減と高温燃焼による推力が向上し燃費が改善する。炭化ケイ素(SiC)繊維を生産出来るのは現在世界で2社しか無い。それが宇部興産と日本カーボンで、両社が素材をGEに供給しGEが複合材に加工する。宇部興産は25年までに宇部工場内に工場を新設し年間200トン体制を目指す。GEも19年に米国内で100トン以上の能力の工場を立ち上げ日本カーボンと共同で増産する予定だ。東レから炭素繊維の供給を受け、製造する。(更に後方の飛行制御装置はナブテスコ)米国は勿論世界で生産される航空機への日本企業の役割はこれからますます大きくなりそうだ。