ナノテク ノ ロ ジーに関する調査研究
仁造公軒・佐藤 壱∴人野付㊨∴斉瀾灘樹∴柳 裾宵∴谷＝舟軒
判科料学評
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ano−Technol ogy
Ki mi 〔）T＾MATSt ：Kt J R上＊，ALs us hi SAT（）f ，Yos hi t I l k之1（）OW）ご，MLI Sと1ki S八f T（）＋，
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1l at pT−i al s I ci eI l （ご（〕＆1、pし、hI l Ol （〕gl ’ Dl ＼▼ LSl On
要 旨
ナノテクノロジーは，物質機能や特性の大幅な向上や，新たな高機能材料，省資源■省エネ′ ンキー ，人巧r l 機器〔ハマイ
クロ化を実現し，社会や生産システムに変革をらたr 二〕す革新的な技術である」訃ハヰ重点分署宜1／〕であるこれJ J 技術 の核をセンターが確保することほ，県卜中′ ト企業の新事業創出の人きな支緩となるため∴胤墳会に上る牒内企業〃）啓発
と，本県資源を生かしたナノテクノロゾー・〔の可能性に／ついて調査研究を実施した．
1．緒 言
平成14年度よりノ実施してきた本県におけるナノテクノ ロジーー取り組みの可能件の検討結果から，県内企業が優位 性を発揮するためには県産資源を活用したナノテクノニエ
ソー／＼の取り組みとして資源ぉりの：うテーマに／凡、て調査研
究を行った．
本年度は，フラーレン（炭素同素体）の研究とその利用 技術に関する研修会とナノテクノロジー（微細加1二）に上
る製造開発に関する講演会を開催して県内企業の啓発を 行うとともに，地域資源として石灰等の県産鉱産物と温泉 資源を取り上げて，利用技術の可能性について検討を加え 、トー
／」．
を子J 二った．
主ず，温泉由来アモノレフ7スシリかハ活用げ）検討を＝っ た．大分県央エリアにおける一師ハ火山性温根においては， 数∼数卜1mのシリカ粒子が浮遊する温泉水が確認されて いろ（Fl g．1）．二れ小甘温束水では高い純度のアモルフ
ァスシ リカがスケールなどとして付着すろことが観察さ
れる亡 昨年度の研究において，ニれは柱状に成長しノたスポ
ンジ伏のシリカでナノからミクし了ンに至る孔／を持／）階層
的多軋構造と呼点れる構造であると推定された，
ニの温点水からアモルファスシリカを効率的に回収す
る装置を試作しノ（f 二i g．2），乾燥，粉砕した粉末を用いて
各種の材料，製「芹−を試作Lた．
2．研究方法と結果考察 2．1研修会■講演会の開催
フラーーレン（炭素同素体）ぴ）研究開発並びに製造技術を 保有すろフロンティアか−れボン杜の代表取締役社長友納 茂樹氏をお灘きしフラーレンげ）概要及びその利用につい て平成16年81」2＝に研修会を実施した．
去た，微細加＝二に上ろ製r i ブ，閃ヲ己を核とした経営を大阪で
実践しておられる，クラスターテクノLごジー■様式会社∵代
表取締役社長足、’ ′ ▲稔氏を講師∴お呼びして，1仕界に通じ る技術と経営からFl 本爪役割を考えた新産業創生∴ と題L
ご、勒k16隼12月10「l に講演会を開催した
（1）温京成分の高機能化研究
本県は源泉数¶ 本 一など告富な温泉資淑を有し．，観光や 湯宜津）他∴地熱発電等に活用されるなど，温泉は地域性豊 かな資源の代表格である．温泉水や沈殿◎付汁巨るスケー ル／ごどに着眼し，ニれらを原料士1る各碓の材料粟止び製 品の試作を吉山、，ナノテクノしノンー／＼の利用につい手検討
¶ 69
Fl g．1温泉水中のシリカ粒子
′ 【「止右−．1老化作表〔ノ）合成条件
牛成Lノアモ′ レフ ン′ スシリカル細孔分r 両肌線に悠ナノ
オいダーー∴トニークがし♭）ろこさこが咋裾炉ノ）抑究∴、い‖r 」明 していろ′ 汗複数サンフ′ Hニ上り江津幻則定を斗￣うと，牛成 メナ法ノ∴し二、∴i 二り1＼ノご川11付近10′ ㌧2（〕川両＼近∴ミ0＼1月1m付近 ←ヒークが変動する結果を得た．細孔甘軒ノ）例をホ〉j
げ巨ト；∴う）
開始温 時 間 設定温 窒素の アンモニア ス丁 ：云≡塁
／ノI L里
ップ 度（Oc） （時）
の流量
（mレmi nノ 度（Oc） mレmi n）
l 室温 13：00 1350 50 150
2 1350 15：00 1350 50 150
3 1350 1：00 1300 20 60
4 1300 ほ：00 1300 20 60
60
6 室温 5：00 室温 50 0
ふ
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（※ ）：XO．00156・m王／Å／g
＼ √＼一叫岬レ／ミ
5 10 50 100
細孔径（nm）
Fi g∴う シリ九細孔分布の例
次に，温泉由束アモルファスシリカ〝）用途開発の検討を 行うべく，窒化珪素ウイスカ㌧【の合成実験を行った
窒化托素〝〕化学ぺはSI ぅ＼】さあ〔j わされ，∈皇i 熟衝撃作。高 鰍妻・‖抑牽粍′ 性に優れ，各椎セラミックスの中で最そ〕材料
特ノ性〃〕バランスが良いといわれこいる．
回収し′ 二：アモルファスシリカを乾燥し，平均粒径20〃m に粉砕した粉体原料とLた．
合成装置H管状炉で行／）た．アルミナ製管状炉中央部｛ソ） 炭素板（20×40r nr れ，厚さ3TnI Tl ）の巨に粉体裾藩巨）．毎を置い ゝr 合成Lた．け、1gi ）
さ成条件上土温度プログラムd雰囲気（アンモニア可賽素 ガス）流量等に／ついては＼′ γ最）j 〔∴1で子トった。
打沈．5 窒化珪素ゾ）SLM写真1
†■ 11g。6 窒化珪素しハS宣く㌔‡′ ′ ブニ真2
合成しノたノ窒化荘表ハ′．琵j ′ 弾徽鏡′√J ニヂ‡ ノントi 与ミ．5＼〔i ∴二′J く
′ 室化托素ウ／ナー スカーー什恨沈∴．長てさ措か㍉川添川、f 丹≡
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強度繊維ソ）′ 妄［盲】化を椅汁i ／ニj 必要∴ミふて）
二〃ほか，温来由栄誉∵ノンプ∵スシリカう了≡．ポ十トけ科∴ 配E↑Lた複合材料を試作し／，機能什′ †こ1料ヒしノ ニL／川」途毎引取
吏た生体適合†生〔什製剤杵＝蓬に／′ ）き研究を継続しノごいる 仁徳1窒化珪素合成装置
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Lで号ノ 左人きさ∴ニリ」斬さ上予イ伴いけH†11111j −しl し▲ i トニ′
甘心両l ‖∃l ノ半素流j 通卜肌〔）（、＝イ1L‖i 漣ノr t 王う（、け1川1hO†＝＝ ノ〕r ′ J 、川二きょ応宣′行い粒状竹穴′ミニ′ √【i ム ニ【、トこ〕ノ￣′ト勺一穴／ご
1りり†最l ¶ 1「．川流通十7訳＝∴レムいご∑‡）川）（、（汁ぷ速痩三〔、 −¶ 川 卜60m111．し7）賦は（活什化）l 叉」こて／1・子J 二いi √キト里甘扶竹歳々
得た
：ト2 カーボンナノーノ 1′ イノミr 一（ハト’ ）′ ハ合成
得られた活竹串雄汁摘訂二V川畑し．し車町㌧水溶液を含
二、′ 三t 川5〔’ パ射莞L触媒半澤拓中里章伏竹㍍／主′ 子【i 二⊥ 「1、f −＼− 比たゎ」 と しノた
得ンニ）れさ二触媒押持活性粒ぺに竹炭′ を運㍉七零丹羽気 HJ ′ ト1し111（全ガス是ご（川バ（、Cm＝∴おいて〔i （）（〕t 二 日（）ml ‖．て触 媒を還元Lた後に，けこを（l ＼F原料し1（川し、ト1（仝ガス是 200sし−（二ーれ）雰囲気卜で郁）0、〔ニ60r 11川．ぴ）条件で伽柏Ⅳ気柱成長 法に上畑（ご＼r ‥ 〃）合成を試みた．
合成Lたぃけ甘観察は高分頗瀧透通′ 竜「顕微鏡け烏．7）
を用いて行工イ
ニトニう 高分解能操作電J ′ 顕微鏡に上ろ親愛
h豆∵鋸こじV合成反応後の竹炭什沫針ナを1十十．拝封ん〔合成
り仁た然−づノ∵イラー々け巨り∵環境高か∵† いノニ∵／守∴
ット∴関守ろ研′ 琵
′ L冊酬牛ナウストノツさ丈環礁∴悔し∴／＝む，十高1系汎 刑梓川旨（ノ川津㍑用†持されごいか帖軒ご青）ろ．しノン1、しノ∴小∴J 、 石油系汎川村帖二比べごノバ瑚」柑イヒや実相〕柑、′ L」戒い悠加 丁性に′ 劣ろトゼ）ト現時点でごヒノ′ い†‖）里子が限レ■ J れていろ．そ こで本棚私∴おいてごL 辻井1盛んに検討されているナノ テクノロジーゾ）1／つご′ 訪）ろホリマ一系ナノコンホンノト ∴ずH＝卜Lた．ホリ1フー→系ナノコンホジソト王ご土、一般的∴ プラスチックさこいわれる合成系高分J ′ をマトリクスヒしノ，
ニれにナノサイれ什超微杵「がサノスケーー′ ぃで控仁∴二分 散された複合材料〃〕ニとであろ．ニれ去で報告されこいる 例け合成高分「をマトリクス± した系が多く，† 二分矧せプ
ラスチックに適用した例は未だ少ない．本研′ 先ご∴ヒ，′ 生分 解性プラスチッ クをマトリクスとLた系においこナノコ
ンホノットを創製yl 一ることに上り，二れ主で1二分解性プラ
スチック（ノ）問題ノ・：ミであった衝撃強度や耐熱性＼或1廿日＝1二
性の向上をL司ろことを＝的とLていろ．
牛分解性プラスチックと組み合わせるフィラー±して は，環境低負荷ヒいう観ノ点から天然無機材≠∵着目した． 合成系高分「をマトリクスとしノたナノコンホジソトに用 いられろ天然無機フィラー上しては仁粘t 鉱物こあるモン モリ［1ナイト等の板状形態をもつ層状ケイ酸塩がょく知
られており，多くの研究結果が牒右キされていろ．本研究に おい〉てご、土，人分県内に埋蔵されr いる鉱物に／狛≡∃L，そ〃） 形状〔ノ）確言息及び未頭f 改質法川碇キについご横．子、トを行なっ
と＿
ノ、
け）炭素餞合機拒材料の試作検討 ：ト1活性竹炭ぐノ）合成
炭化反応＼首轟舌「右いざ甘棋聖電気か（内径50r n汀l 、全良
：う00r †‖†l ）に透明イJ 一策ガラス管（直径50r 町 仝良‡うう（血†1）を挿入
し一両端をガス流通用釣穴を関目イ∵ンリニ了ンゴム栓で「昔＝∴ 管状櫻′ 電気炉ソ）中央部1）∴二粒扶竹試料を欄牒しノ次の条件
「i g．8竹リ、＝し′ ）し’ ＼！二、（観矧一浩率：キ0肛け詔
ト、i g．7■ 高分解能走査．宅「班微鎧けESE＼i ） 、J S＼ト7汀虻車川本′ 竃イづ甘
★な什様
倍ネ：㌫倍㌦樟扶肛旧情
分解能：1．n川r l （15皇くい，1．ふⅦl （1k＼）
平ぎ了kl （う牛：う月設置
畑い＝里㌻＿ハし¶ 1「（臥曾†パを1（＝）0（＝「テ）
反応前とほ烏竣わ／〕ごいなか／つた
この炭素を，高分解能走奄′ 電子一朗微鏡を描いて表面観察 を行／ノ）た．観察倍率5、000倍〃）結果をF、i g．∬ 50，000†かノ）結 果をFi g．射二／j こす一 二れに上ると，活性竹炭長さの短い〔二NF が全面に成長していることがわかった．さらに拡大すると， （二NFのおおょその直径は5伽m精度であった．去た，〔1NFが成
長Lていない部分には未反応の触媒と思われる，微粒子が 多くみられた．二のことから，触媒の分散不良お上び，合 成時間が短いなどの理由が考えられる．今後は，含浸触媒 溶液の低濃度かによる高分散化や，合成条件の最適化を図 っていく必要があると思われる．
今後，合成条件を最適化し，得られる炭素材料の機能性 評価について，検討を進めていく．
3．結 言
今回の調査研究では，地域資源を生かLたナノテクノロ ジーの可能性を調査したらのである．
温泉成分の利用については，アモルファスシリカをベー スにした機能性材料∴を試作し用途開発の可能性に／）いて 追求した．また，竹材利用のCNF合成においては，用途 開発等の検討が今後必要である．
天然ナノフィラーの利用については，生分角卵生プラスチ ックをマトリクスにしたナノコンポジットの創製につい て検討した．
今後，ニれらの成果をさらに検証し，企業等と連携して 新材料開発や高機能化，用途開発に取り組んで，地方発の ナノテクノロジーを目指していく．
参考文献
（l ）：田中敦，升聖芙，光来要 二，持凹勲，第28回炭素材 料学会年会要旨集，2001，166−167
謝 辞
本章菓の推進にあたって，ナノテクノロジーに関するご 指導を賜った東京理科大学名誉教授の小石眞純氏，東北大 学素材工学研究所教授の村松淳司氏，ノし州大学先導物質科
学研究所教授高原淳氏に厚く謝意を表す．
本研究で用いた高分解能走査電子顕微鏡は平成15年度電 源立地特別交付金事業（大分県産業科学技術センターナノ テクノロジー調香研究事業）によって設置された．
