ナノカーボンの応用と実用化 -フラーレン、ナノチューブ、グラフェンを中心に-

ナノカーボンの応用と実用化 -フラーレン、ナノチューブ、グラフェンを中心に-

Advanced Applications of Nanocarbon Materials

  • 2011年はカーボンナノチューブ発見から20年のメモリアルイヤー
  • 急速に進む研究開発!ナノカーボン材料の応用と実用化について国内一流研究者が執筆!
  • ナノカーボン材料の安全性,標準化について詳述!
価格 77,000円(税抜 70,000円) 出版社 シーエムシー出版
監修 篠原久典 発行日 2011年7月
体裁 B5判・302ページ ISBNコード ISBN 978-4-7813-0361-1
商品コード T0798    

発刊にあたって

ナノカーボンの研究開発に関しては現在までに、多くの優れた内外のモノグラフや解説書がすでに出版されてきた。ただ残念なことに、これらの本はナノカーボン研究の基礎科学の解説に重点があり、応用と実用化に関しての記述は少なく、ナノカーボンが実際にどのような分野および市場で活躍しているか、あるいは、 どのようなビジネス戦略で研究開発が進められているかを知ることはできない。一冊で最近のナノカーボンの応用研究と実用化の全体像を掴むことができるモノグラフがあれば、大学の研究室や民間企業の実際の開発現場で、あるいは関連のビジネス・シーンで、極めて有用と思われる。

また、ナノカーボンの実用化が進めば進むほど、その安全性と社会受容は重要な課題である。これは、現場の研究者・技術者あるいは消費者の安全に取ってはもちろんのこと、企業戦略にも大きく影響を及ぼす。本書では、ナノカーボン材料の安全性、標準化と社会受容に関して独立した章を設けて、丁寧に解説している。ナノカーボンが21世紀の社会と産業を支える基盤材料となるために、これはなんとしても整備しておかなくてはならない。

本書は、ナノカーボンの応用研究開発と実用化、企業戦略および安全性に焦点をしぼったモノグラフであるが、執筆陣はナノカーボン研究開発あるいはビジネスの各分野の第一線で活躍している、現在考えられる最高の執筆者と自負をしている。

キーワード

ナノカーボン/カーボンナノチューブ(CNT)/グラフェン/有機薄膜太陽電池/化粧品/医薬品/透明導電性フィルム/キャパシタ/リチウムイオン2次電池/安全性/標準化

著者一覧

篠原久典
名古屋大学 大学院理学研究科 教授;高等研究院 教授
有川峯幸
フロンティアカーボン(株) 代表取締役社長
瀧本裕治
東洋炭素(株) 技術開発本部 新カーボン技術開発部 応用技術開発グループ 主任研究員
井上 崇
東洋炭素(株) 技術開発本部 新カーボン技術開発部 応用技術開発グループ 主務研究員
岡田洋史
東北大学 大学院理学研究科 化学専攻無機化学研究室 助教
笠間泰彦
イデア・インターナショナル(株) 代表取締役
三宅邦仁
住友化学(株) 筑波研究所 主席研究員
増野匡彦
慶應義塾大学 薬学部 医薬品化学講座 教授
乾 重樹
大阪大学大学院 医学系研究科 皮膚・毛髪再生医学寄付講座 准教授
山名修一
ビタミンC60バイオリサーチ(株) 代表取締役社長
北口順治
三菱商事(株) 地球環境事業開発部門 CEOオフィス R&Dユニットマネージャー
橋本 剛
(株)名城ナノカーボン 代表取締役
佐藤謙一
東レ(株) 化成品研究所 ケミカル研究室
角田裕三
(有)スミタ化学技術研究所 代表取締役
宮田耕充
名古屋大学 物質科学国際研究センター 助教
浅利琢磨
パナソニック(株) 先行デバイス開発センター プロジェクトリーダー
林 卓哉
信州大学 工学部 電気電子工学科 准教授
岩井大介
(株)富士通研究所 R&D戦略本部 シニアマネージャー
秋庭英治
クラレリビング(株) 研究開発部 部長
長谷川雅考
(独)産業技術総合研究所 ナノチューブ応用研究センター ナノ物質コーティングチーム 研究チーム長
永瀬雅夫
徳島大学 大学院ソシオテクノサイエンス研究部 教授
塚越一仁
(独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 主任研究官;JST‐CREST
宮崎久生
(独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点
小高隼介
(独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点
村上睦明
(株)カネカ 新規事業開発部 大阪大学招聘教授
後藤拓也
三菱ガス化学(株) 東京研究所 主任研究員
小林俊之
ソニー(株) 先端マテリアル研究所
日浦英文
日本電気(株)(NEC) グリーンイノベーション研究所 主任研究員;(独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点
Michael V.Lee
(独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 研究員;JST‐CREST
大淵真理
(株)富士通研究所 主任研究員
白石誠司
大阪大学 大学院基礎工学研究科 システム創成専攻 電子光科学領域 教授
阿多誠文
(独)産業技術総合研究所 ナノシステム研究部門 ナノテクノロジー戦略室
永井裕祟
名古屋大学 大学院医学系研究科 生体反応病理学
豊國伸哉
名古屋大学 大学院医学系研究科 生体反応病理学 教授
市原 学
名古屋大学大学院 医学系研究科 環境労働衛生学 准教授
栁下皓男
JFEテクノリサーチ(株) ビジネスコンサルティング本部 調査研究第一部 主任研究員
大塚研一
JFEテクノリサーチ(株) ビジネスコンサルティング本部 調査研究第一部 主幹研究員

目次

第1章 ナノカーボン研究の展開と実用化に向けて篠原久典

  • 1 ナノカーボン研究のはじまりと展開
  • 2 ナノカーボンは応用されなくては
  • 3 グラフェンは、どうか?
  • 4 ナノカーボンを安全に実用化するために

第2章 フラーレン

  • 1 工業生産と応用展開有川峯幸
  • 1.1 フラーレンの製品種類
  • 1.2 フラーレンの工業生産
  • 1.2.1 フラーレン工業生産の概要
  • 1.2.2 製造プロセス設計の観点から活用されるフラーレン特性
  • 1.2.3 最近の製造技術トピックス
  • 1.3 フラーレンの応用展開
  • 1.3.1 フラーレン応用展開概要
  • 1.3.2 有機薄膜太陽電池への応用
  • 1.3.3 半導体プロセス材料への応用
  • 1.3.4 CFRP等の複合材料や樹脂への添加剤応用
  • 1.3.5 炭素ソースとしての応用
  • 2 ナノカーボン原料・材料瀧本裕治、井上 崇
  • 2.1 はじめに
  • 2.2 フラーレン、カーボンナノチューブの基礎
  • 2.2.1 フラーレン
  • 2.2.2 カーボンナノチューブ
  • 2.3 アーク放電法によるナノカーボン製造用の原料
  • 2.3.1 金属内包フラーレン合成用のロッド
  • 2.3.2 単層カーボンナノチューブ合成用のロッド
  • 2.4 ナノカーボンの分離・精製
  • 2.4.1 金属内包フラーレンの分離・精製
  • 2.4.2 単層カーボンナノチューブの純化
  • 2.5 ナノカーボンの新しい合成方法とその原料
  • 2.6 おわりに
  • 3 C60内包フラーレン:生成と分離岡田洋史、笠間泰彦
  • 3.1 はじめに
  • 3.1.1 金属内包C60フラーレン研究の発端
  • 3.1.2 金属内包C60フラーレンの抽出精製
  • 3.1.3 アルカリ金属内包C60フラーレン
  • 3.1.4 後期遷移金属内包C60
  • 3.2 非金属原子内包C60フラーレン
  • 3.2.1 水素内包C60フラーレン
  • 3.2.2 希ガス内包C60フラーレン
  • 3.2.3 窒素内包C60フラーレン
  • 3.3 おわりに
  • 4 有機薄膜太陽電池三宅邦仁
  • 4.1 有機薄膜太陽電池の開発動向
  • 4.1.1 歴史
  • 4.1.2 有機薄膜太陽電池とは
  • 4.1.3 有機薄膜太陽電池の現状と課題
  • 4.1.4 p型共役系高分子およびn型フラーレンの開発例
  • 4.2 当社の有機薄膜太陽電池開発状況
  • 4.2.1 OPV開発の背景
  • 4.2.2 開発状況
  • 4.3 今後の展開
  • 5 金属内包フラーレンの造影剤応用篠原久典
  • 5.1 はじめに
  • 5.2 MRI造影剤とGd金属内包フラーレン
  • 5.3 Gd内包フラーレンの合成と分離
  • 5.4 Gd@C82(OH)40の合成とMRI造影能
  • 5.5 ケージ構造の強化を狙った新規フラレノールの合成
  • 5.6 発展を続ける金属内包フラーレンの造影剤への応用研究
  • 5.7 おわりに
  • 6 フラーレンの抗炎症効果増野匡彦
  • 6.1 はじめに
  • 6.2 フラーレン及びその誘導体の化学的性質と生理活性
  • 6.2.1 光依存活性酸素生成に基づく生理活性
  • 6.2.2 金属内包フラーレンの応用
  • 6.2.3 酸化還元を受けやすく、またラジカルとの反応性が高いことに基づく生理活性
  • 6.2.4 高い疎水性に基づく生理活性
  • 6.2.5 抗菌活性
  • 6.3 展望
  • 7 フラーレンの臨床試験乾 重樹
  • 7.1 はじめに
  • 7.2 臨床試験:フラーレンの尋常性ざ瘡(ニキビ)に対する効果
  • 7.2.1 臨床試験
  • 7.3 フラーレンの毛成長に対する効果
  • 7.4 展望
  • 8 化粧品山名修一
  • 8.1 今やスキンケア化粧品成分の定番
  • 8.2 女性が化粧品に求めている機能は何と言っても美白
  • 8.3 美白用の高機能化粧品には抗酸化成分が欠かせない
  • 8.4 フリーラジカル・活性酸素がメラニン産生細胞を活性化する
  • 8.5 抗酸化成分フラーレンの製品化への障壁
  • 8.6 フラーレン配合成分Radical Sponge(R)の登場
  • 8.7 フラーレンの化粧品成分としての有効性
  • 8.7.1 フリーラジカル・活性酸素消去効果
  • 8.7.2 フラーレンの優れた抗酸化性能
  • 8.7.3 メラニン顆粒産生抑制効果
  • 8.7.4 臨床試験による美白効果の証明
  • 8.8 シワにも効く。ガイドライン準拠の臨床試験で確認
  • 8.9 安全性に関する整備された情報
  • 8.10 まとめ
  • 9 フラーレンのビジネス展開北口順治
  • 9.1 三菱商事のフラーレンビジネスの歴史
  • 9.2 三菱商事の戦略
  • 9.2.1 ビジネスモデル
  • 9.2.2 ビジネス戦略と戦術
  • 9.3 ビジネス
  • 9.3.1 産業用展開
  • 9.3.2 ライフサイエンス用展開
  • 9.4 まとめ

第3章 カーボンナノチューブ

  • 1 カーボンナノチューブの合成・販売橋本 剛
  • 1.1 CNTの種類
  • 1.2 CNTの合成法
  • 1.3 CNTの販売
  • 1.3.1 SWNT
  • 1.3.2 MWNT
  • 1.3.3 CNT分散液
  • 1.3.4 金属型・半導体型SWNT
  • 1.3.5 CNTコートディッシュ
  • 1.3.6 まとめ
  • 2 CNT透明導電フィルム佐藤謙一
  • 2.1 はじめに
  • 2.2 ITOフィルムについて
  • 2.3 CNT利用透明導電フィルム開発のモチベーション
  • 2.4 CNTを用いた透明導電フィルム開発に必要な技術
  • 2.5 高品質なCNTおよびその製造技術について
  • 2.6 CNT分散化技術
  • 2.7 ドーピング方法
  • 2.8 CNT分散液塗工方法
  • 2.9 今後の展開と期待
  • 3 CNT透明導電塗料角田裕三
  • 3.1 はじめに
  • 3.2 CNT透明導電塗料の調製と評価
  • 3.2.1 CNTの選択
  • 3.2.2 CNT分散液の調製
  • 3.2.3 バインダー/モノマーの配合(塗料化)
  • 3.2.4 製膜
  • 3.2.5 塗膜特性の評価
  • 3.2.6 他の塗布型透明導電塗料との比較
  • 3.3 おわりに
  • 4 電子デバイス(薄膜トランジスタ)宮田耕充
  • 4.1 はじめに
  • 4.2 ナノチューブ試料の特徴
  • 4.3 ナノチューブの分散・分離法
  • 4.4 ナノチューブの製膜法
  • 4.5 トランジスタ特性
  • 4.6 おわりに
  • 5 キャパシタ浅利琢磨
  • 5.1 キャパシタとは
  • 5.2 カーボンナノチューブ(CNT)を電極に使用したキャパシタ
  • 5.2.1 CNT粉末を塗工もしくは成形して電極にした構造
  • 5.2.2 垂直配向CNTを転写して電極にした構造
  • 5.2.3 垂直配向CNTを根元接続して電極にした構造
  • 5.3 今後の課題
  • 6 リチウムイオン二次電池林 卓哉
  • 6.1 はじめに
  • 6.2 カーボンナノチューブのリチウムイオン二次電池への利用
  • 6.3 カーボンナノチューブのその他の蓄電池への応用
  • 6.4 おわりに
  • 7 放熱・配線応用岩井大介
  • 7.1 はじめに
  • 7.2 カーボンナノチューブの配向合成技術
  • 7.3 放熱応用
  • 7.3.1 背景としての移動体通信基地局向け高出力増幅器の現状
  • 7.3.2 CNT放熱バンプを用いた基地局向けフリップリップ高出力増幅器のコンセプト
  • 7.3.3 CNTバンプ形成プロセスおよび増幅器アセンブリプロセス
  • 7.3.4 CNT放熱バンプを用いたフリップチップ高出力増幅器の特性
  • 7.4 おわりに
  • 8 カーボンナノチューブのコーティングによる導電繊維「CNTEC」秋庭英治
  • 8.1 はじめに
  • 8.2 CNT分散液
  • 8.3 CNTコーティング導電繊維
  • 8.4 導電繊維「CNTEC」応用製品
  • 8.4.1 ファブリックヒーター
  • 8.4.2 複写機ブラシ
  • 8.4.3 その他
  • 8.5 安全性
  • 8.6 おわりに

第4章 グラフェン

  • 1 大面積低温合成長谷川雅考
  • 2 SiC上のグラフェン成長永瀬雅夫
  • 2.1 SiC上グラフェンの特徴
  • 2.2 SiC上グラフェンの成長機構
  • 2.3 SiC上グラフェンの評価技術
  • 2.3.1 層数同定技術
  • 2.3.2 膜質評価技術
  • 2.3.3 局所電子物性評価
  • 2.4 今後の課題 
  • 3 電子デバイス"SiC上グラフェンでの電界効果素子の試作と評価"塚越一仁、宮崎久生、小高隼介
  • 3.1 グラフェン基板
  • 3.2 表面構造依存伝導の検出用グラフェン電界効果素子
  • 3.2.1 SiC基板上のグラフェンの詳細
  • 3.2.2 作製プロセス
  • 3.2.3 電気伝導の測定
  • 3.2.4 等価回路モデルによる伝導異方性の解析
  • 3.2.5 伝導の考察
  • 3.3 まとめ
  • 4 グラファイト系炭素の合成と物性村上睦明
  • 4.1 はじめに
  • 4.2 グラフェンとグラファイト
  • 4.3 高分子から作製する高品質グラファイト
  • 4.4 高品質グラファイトシート(Graphinity)とその応用
  • 4.5 グラファイトブロック(GB)とその応用
  • 4.6 おわりに
  • 5 酸化グラフェン後藤拓也
  • 5.1 はじめに
  • 5.2 酸化グラフェンの合成
  • 5.3 酸化グラフェンの構造と特徴
  • 5.4 酸化グラフェンの還元
  • 5.5 酸化グラフェンの応用
  • 5.5.1 透明導電性塗布膜
  • 5.5.2 高強度複合体
  • 5.6 おわりに
  • 6 透明導電性フィルム小林俊之
  • 6.1 はじめに
  • 6.2 グラフェン透明導電膜の成膜方法
  • 6.2.1 化学気相成長法による成膜
  • 6.2.2 分散液からの成膜
  • 6.3 グラフェンの光学特性
  • 6.4 グラフェンの電気伝導特性
  • 6.5 グラフェン透明導電膜の特長
  • 6.6 おわりに
  • 7 絶縁体上へのグラフェンの直接形成日浦英文、Michael V.Lee、塚越一仁
  • 7.1 はじめに
  • 7.2 新規グラフェン成長技術:液相グラフェン成長法の原理
  • 7.3 液相グラフェン成長法の実験方法
  • 7.4 絶縁体上グラフェンの観察と評価
  • 7.4.1 SiC基板上の液相グラフェン成長
  • 7.4.2 液相法によるグラフェンの成長条件
  • 7.4.3 様々な炭素源からグラフェン成長
  • 7.4.4 様々な絶縁体基板上でのグラフェン成長
  • 7.5 液相グラフェン成長法の特長とその応用可能性
  • 7.6 まとめ
  • 8 LSI配線技術大淵真理
  • 8.1 はじめに
  • 8.2 Cu配線置き換えの可能性
  • 8.3 多層グラフェン合成技術
  • 8.3.1 SiC基板の熱分解による合成
  • 8.3.2 触媒金属を用いた熱CVD法による合成
  • 8.3.3 触媒金属を用いないプラズマCVD法による合成
  • 8.4 おわりに
  • 9 スピンデバイス白石誠司

第5章 ナノカーボン材料の安全性

  • 1 ナノカーボンの社会受容:総論阿多誠文
  • 1.1 はじめに
  • 1.2 日本のナノテクノロジーの背景
  • 1.3 ナノテクノロジーと科学的不確実性
  • 1.4 ナノテクノロジー研究開発の現状
  • 1.5 ナノEHSに関する取り組み
  • 1.6 今後の課題と展開
  • 1.7 PENが担う社会との双方向コミュニケーション
  • 1.8 おわりに
  • 2 ナノカーボンの細胞毒性・発癌性永井裕祟、豊國伸哉
  • 2.1 ナノカーボンの種類とその安全性について
  • 2.2 アスベスト問題とその発癌メカニズム
  • 2.3 カーボンナノチューブの毒性評価の難しさについて
  • 2.4 カーボンナノチューブの細胞毒性について:マクロファージを中心に
  • 2.5 カーボンナノチューブの細胞毒性について:上皮細胞/中皮細胞を中心に
  • 2.6 おわりに
  • 3 生体影響評価市原 学
  • 3.1 はじめに
  • 3.2 フラーレンの安全性評価
  • 3.3 カーボンナノチューブの安全性評価
  • 3.3.1 繊維形状に基づく生体影響の可能性
  • 3.3.2 繊維形状と体内動態との関係
  • 3.3.3 生体影響を決めるより広範な要因
  • 3.3.4 Golden Standardとしての吸入曝露実験によるハザード評価
  • 3.3.5 代替法としての気管内投与法、咽頭吸引法、鼻腔投与法
  • 3.3.6 カーボンナノチューブの多様性と安全性評価
  • 3.4 おわりに
  • 4 工業標準化と国際的な動向栁下皓男
  • 4.1 はじめに
  • 4.2 ナノテクノロジー国際標準化協議を英国が提唱
  • 4.3 TC229の体制と業務範囲
  • 4.4 日本におけるナノテクノロジー国際標準化の取組み
  • 4.5 TC229におけるナノカーボン関連審議の状況
  • 4.5.1 JWG1[用語・命名法]
  • 4.5.2 JWG2[計量・計測]
  • 4.5.3 WG3[健康安全環境]
  • 4.5.4 WG4[材料規格]
  • 4.6 おわりに
  • 5 安全管理大塚研一
  • 5.1 はじめに
  • 5.2 ナノカーボンの有害性
  • 5.3 ナノカーボンの暴露可能性
  • 5.4 ナノカーボンの安全管理
  • 5.5 おわりに