無機多孔質材料
−最新の創製技術とその応用−


 多孔質材料は古くは天然の粘土鉱物や木炭に始まって、今では無機、有機あるいは複合体などといった材料のバリエーションの多様化とともに、その特性(吸着、吸収、担持、吸蔵、調湿、絶縁、緩衝など)を利用した先端材料として拡大し続けています。地球温暖化など環境問題が日々深刻化する中、多孔質材料は、石油や原子力に替わる次世代のクリーンエネルギーの開発の場で、あるいは半導体をはじめとするエレクトロニクスのナノテクノロジーの場で、さらには最先端医療の場で多孔質材料はキーマテリアル、キーテクノロジーとして活躍しています。
  本調査レポートは、このような多孔質材料の種類とその製造技術、細孔評価技術および応用展開について最新動向をまとめたものです。

材料技術編 酸化物(シリカ、ゼオライト、アルミナ、アパタイト、酸化チタンなど)
非酸化物(金属、炭素、炭化物、窒化物など)について最新製造技術を詳述。
応用技術編 各分野における企業、研究機関の開発事例を紹介。
環境、新エネルギー(燃料電池、キャパシタ、水素精製、ガス分離回収など)
化学工業(化合物合成、精製など)
エレクトロニクス(半導体絶縁膜、センサーなど)
医療(骨再生など)
評価技術編 細孔評価技術について、最新の研究報告を含めて分析手法を紹介。
資料編 2005年以降の最新の公開特許公報について紹介。

    □体裁 A4判 411ページ
    □定価 71,400円 (本体68,000円、消費税3,400円)
    □送料 弊社負担
    □発行 2006.10

第1章 多孔質材料の概要
第2章 多孔質材料の種類と用途およびその製造方法
第3章 多孔質材料の用途開発動向
第4章 細孔評価および計測技術
第5章 特許情報


詳 細 目 次

 

第1章 多孔質材料の概要
1
引用文献 3

第2章 多孔質材料の種類と用途およびその製造方法
3
2.1 酸化物系無機材料 4
 2.1.1 シリカ 4
  1)多孔質シリカの製造の概要 4
  2)無機シリカ多孔体の製造方法(豊田中央研究所、地球環境産業技術研究機構、ペンシルベニア州立大学、ファインセラミックセンター、キャノン、慶應義塾大学、半導体MIRAI-ASET、NEC、NECエレクトロニクス、富士通研究所) 4
  3)有機−無機ハイブリッドシリカ多孔体の製造方法(豊田中央研究所、東京工業大学、岡山大学) 24
  4)多孔質シリカの用途 32
 2.1.1項の引用文献 33
 2.1.2 ゼオライト 35
  1)ゼオライトの製造方法(日本ガイシ、山口大学、岐阜大学、佐賀県窯業技術センター、愛媛大学、徳島県立工業技術センター、物質工学工業技術研究所、デルスト工科大学、北陸先端科学技術大学院大学) 36
  2)ゼオライトの用途 47
 2.1.2項の引用文献 50
 2.1.3 アルミナ 50
  1)多孔質アルミナの製造方法(東京工業大学、ファインセラミックス技術研究組合、東京工業大学、山形大学、首都大学東京、ファインセラミックスセンター、産業技術総合研究所) 50
  2)アルミナ多孔体の用途 62
 2.1.3項の引用文献 62
 2.1.4 酸化チタン 63
  1)酸化チタン多孔体の製造方法(龍谷大学、東芝セラミックス、ノリタケカンパニー、広島大学、産業技術総合研究所、NCSR“Demokritos”) 63
  2)酸化チタン多孔体の用途 71
 2.1.4項の引用文献 71
 2.1.5 アパタイト 72
  1)アパタイトの製造方法(徳島大学、首都大学東京、韓国化学技術研究院、奈良先端科学技術大学院大学、大阪大学、ソウル大学) 72
  2)アパタイトの用途 87
 2.1.5項の引用文献 87
 2.1.6 ガラス 89
  1)多孔質ガラスの製造方法(姫路工業大学、姫路工業大学、物質・材料研究機構) 89
  2)多孔質ガラスの用途 93
 2.1.6項の引用文献 94
 2.1.7 その他の酸化物系材料 94
  1)層状構造多孔体の製造法(東京工業大学、広島大学、工業技術院、慶応義塾大学) 94
  2)ナノポーラス結晶12CaO・7Al2O3(東京工業大学) 101
  3)リン酸アルミニウム(産業技術総合研究所) 103
  4)ランタンストロンチウムマンガナイト(LaSrMnO3)(名古屋工業大学) 105
  5)CaZrO3-MgO系多孔質複合材料(産業技術総合研究所) 107
  6)多孔質ディオプサイド CaO・MgO・2SiO2(桐蔭横浜大学) 108
  7)マグネシアMgO(山形大学) 110
  8)メソポーラスTa2O5(東京工業大学) 113
  9)メソポーラスSnO2(長崎大学) 114
  10)コーディエライト多孔質セラミックス(2MgO・2Al2O3・5SiO2)(成田製陶所) 117
  11)セメント系多孔質吸音材(建材技術研究所) 120
 2.1.7項の引用文献 122
2.2 炭素、窒素系材料 123
 2.2.1 カーボン 123
  1)多孔質カーボンの製造方法(産業技術総合研究所、群馬大学、長崎大学、リヨン大学、産業技術総合研究所、兵庫県立大学、東京ガス、産業技術総合研究所、ケンタッキー州立大学、韓国先端科学技術研究所) 124
  2)多孔質カーボンの用途 142
 2.2.1項の引用文献 142
 2.2.2 炭化ケイ素、炭化チタン 143
  1)炭化ケイ素(SiC)(日本ガイシ、産業技術総合研究所、南カリフォルニア大学、マックスプランク研究所) 143
  2)炭化チタン(TiC)(大阪産業大学) 153
 2.2.2項の引用文献 156
 2.2.3 窒化ケイ素(Si3N4 156
  1)損傷・変形許容性多孔質窒化ケイ素(産業技術総合研究所) 156
  2)細孔径を多段制御した多孔質窒化ケイ素(ノリタケ) 159
  3)低純度粉末から作製した多孔質窒化ケイ素(産業技術総合研究所) 161
  4)液体ろ過用多孔質窒化ケイ素(住友電工ファインポリマー) 163
 2.2.3項の引用文献 164
2.3 金属・半導体材料  164
 2.3.1 アルミニウム系 166
  1)溶融増粘法によるポーラスアルミニウム(神鋼鋼線工業) 166
  2)連続気泡型高アスペクト比ポーラスアルミニウム(大阪大学) 168
  3)市販の金属板を利用したポーラスアルミニウム(宇宙航空研究開発機構) 170
  4)粉末冶金を利用したポーラスアルミニウム(産業技術総合研究所) 172
 2.3.2 鉄系 174
  1)ロータス型ポーラスステンレス鋼(大阪大学) 174
 2.3.3 ニッケル系 176
  1)ロータス型ポーラスNi3Al金属間化合物(大阪大学) 176
  2)燃焼合成反応を用いたNi-Al系化合物ポーラス材料(名古屋大学) 178
  3)めっき技術を利用した多孔質Ni材料(京都府中小企業総合センター) 180
 2.3.4 銀 181
  1)多糖類をテンプレートとした多孔質銀(物質・材料研究機構) 181
 2.3.5 シリコン 184
  1)ポーラスシリコンのショットキー電極(大阪大学) 184
  2)陽極化成法によるマクロポアシリコン(島根大学) 185
  3)陽極化成多孔質シリコンの可視発光(東北大学) 188
  4)陽極化成多孔質シリコンの孔形態および孔成長機構(京都大学) 190
2.3項の引用文献 192

第3章 多孔質材料の用途開発動向
194
3.1 環境分野への応用展開 194
 3.1.1 吸着、分離に関する応用技術 194
  1)メソポーラスシリカによるCO2吸着(地球環境産業技術研究機構) 194
  2)オルソチタン酸バリウムによるCO2の吸収(村田製作所) 197
  3)層状構造CaAl2Si2O8による重金属の吸着(東京工業大学) 200
  4)多孔質ジルコニウムによるホウ素の吸着(電力中央研究所) 201
  5)ディーゼル排気ガス浄化用ハニカムセラミックス(日本ガイシ) 204
 3.1.1項の引用文献 206
 3.1.2 触媒、分解に関する応用技術 206
  1)排ガス浄化用セラミックリアクター(産業技術総合研究所) 206
  2)光触媒による硫黄化合物の分解(ノリタケカンパニー) 208
  3)TiO2/アパタイト担持光触媒(ノリタケカンパニー) 211
  4)多層セラミックス多孔体による可視光型光触媒(大阪産業大学) 213
 3.1.2項の引用文献 214
 3.1.3 吸湿、吸水、吸音等土木建築材料に関する応用技術 215
  1)選択溶解法で調製したメソポア多孔体の調湿機能(産業技術総合研究所) 215
  2)アロフェン系調湿建材(INAX) 217
  3)ゼオライト吸湿建材(鹿島技術研究所) 220
  4)衣服内湿度調節(ライオン) 222
  5)ポーラスコンクリート(宇都宮大学) 222
  6)保水性タイル(青木建設研究所) 224
  7)発泡アルミニウムの吸音特性(産業技術総合研究所) 226
  8)セメント系多孔質吸音材料の吸音特性(建材技術研究所) 228
 3.1.3項の引用文献 230
 3.1.4 大気汚染物質NOxガスセンサーに関する応用技術 230
  1)SPV型NOxガスセンサー(産業技術総合研究所) 230
  2)メソポーラスシリカを用いたBTXガスセンサー(NTTマイクロシステムインテグレーション研究所) 232
  3)WO3薄膜によるNO2ガス検出(富山大学) 234
 3.1.4項の引用文献 236
3.2 化学工業分野への応用展開 237
 3.2.1 吸着、分離に関する応用技術 237
  1)ゼオライト膜を用いた浸透気化分離(山口大学) 237
  2)DDR型ゼオライト膜を用いた気体分離(日本ガイシ) 239
  3)多孔質ガラス充填カラムによるニッケルとクロムの分離(鹿児島大学) 241
  4)非晶質シリカ膜による水素透過分離(ファインセラミックスセンター) 244
  5)カーボンクライオゲルによる吸着分離(産業技術総合研究所) 247
  6)多孔性炭素による硝酸イオンの吸収(大阪市立工業研究所) 249
  7)IPA洗浄剤用ゼオライト膜(物産ナノテク研究所) 252
  8)クロマトグラフィー用真球状多孔質シリカゲル(旭硝子エスアイテック) 252
 3.2.1項の引用文献 253
 3.2.2 触媒、分解に関する応用技術 253
  1)シルセスキオキサンを活用した遷移金属内包多孔質酸化触媒(京都大学) 253
  2)有機・無機ハイブリッドメソポーラス固体酸触媒(東京工業大学) 256
  3)スルホン化メソポーラスシリカによる糖の加水分解(北海道大学) 258
  4)多孔性チタニア膜を用いた光触媒(広島大学) 261
  5)ミクロ・メソ多孔体を用いる塩基触媒反応(岐阜大学) 264
  6)貴金属・有機・メソ多孔体による複合ナノ触媒(広島大学) 267
 3.2.2項の引用文献 268
 3.2.3 センサーに関する応用技術 268
  1)メソポーラスSnO2によるガスセンサー(長崎大学) 268
  2)セラミックス系抵抗型酸素センサー(産業技術総合研究所) 271
  3)リン酸ジルコニウム多孔質薄膜を用いたガスセンサー(慶應義塾大学) 273
 3.2.3項の引用文献 276
3.3 エレクトロニクス分野への応用展開 276
 3.3.1 半導体用層間絶縁膜に関する応用技術 276
  1)材料改良およびポアシーリング技術によるメタル染込防止(Selete) 276
  2)k値上昇(TDDI)メカニズムと信頼性向上技術(日立製作所、日立化成工業) 278
  3)自己集合体化技術を用いた超低誘電率多孔質シリカ膜(半導体MIRAI-ASET) 281
  4)極薄ポアシールを用いた65nm-node対応多層配線(NEC,NECエレクトロニクス) 283
 3.3.1項の引用文献 285
 3.3.2 2次電池、キャパシタ 285
  1)リチウム2次電池のパワー密度2桁向上(産業技術総合研究所) 285
  2)高出力・大容量電気化学キャパシタ用電極材料(長崎大学) 287
  3)カーボンエアロジェルを用いた電気二重層キャパシタ(産業技術総合研究所) 290
  4)活性炭素繊維を用いた電気二重層キャパシタ(群馬大学) 292
 3.3.2項の引用文献 294
 3.3.3 電磁波吸収体に関する応用技術 294
  1)セラミックス多孔体を用いたC帯用1層型電波吸収体(青山学院大学・東芝セラミックス) 294
  2)ウッドセラミックスを用いた電磁波吸収体(兵庫県立大学) 296
 3.3.3項の引用文献 298
 3.3.4 オプトエレクトロニクスに関する応用技術 299
  1)透明ナノポーラス結晶12CaO・7Al2O3の光・電子物性(ERATO:細野透明電子活性プロジェクト) 299
  2)色素を固定したメソポーラスシリカの光機能(早稲田大学) 302
  3)多孔質シリコンの可視発光(東北大学) 304
  4)高配向メソポーラスシリカ薄膜の光機能(東京大学) 306
  5)多孔質酸化チタンの光物性(龍谷大学) 308
  6)多孔質ガラスによる数十倍明るい蛍光ガラス(産業技術総合研究所) 309
  7)透光性多孔質ガラス導電体(産業技術総合研究所) 309
 3.3.4項の引用文献 312
3.4 エネルギー分野への応用展開 312
 3.4.1 燃料電池に関する応用技術 312
  1)マイクロセラミック燃料電池(産業技術総合研究所) 312
  2)多孔質ガラスを用いた固体電解質膜(神戸大学) 315
  3)ステンレス系金属多孔体を用いた燃料電池用電極(住友電気工業) 317
  4)多孔質(LaSr)MnO3を用いた燃料電池の空気極(名古屋工業大学) 319
 3.4.1項の引用文献 319
 3.4.2 燃料精製・吸蔵に関する応用技術 319
  1)燃焼合成を用いた多孔質セラミックスによるバイオマス水素製造(大阪産業大学) 319
  2)多孔質触媒担持ファイバーコンポジットによるメタノール改質(エフ・シー・シー・技術研究所) 322
  3)高温水素分離用多孔質セラミック膜(ファインセラミックスセンター) 325
  4)窒化ケイ素系水素分離膜(ノリタケカンパニーリミテド) 327
  5)多孔質粒子による流動層熱分解における重質油の軽質化(鹿児島大学) 328
  6)活性炭ペレットによるメタンガス吸蔵(東京ガス) 331
  7)ナノプロセッシング技術による高性能メタンガス吸蔵体(科学技術振興機構) 333
 3.4.2項の引用文献 336
3.5 医療分野への応用展開 337
 3.5.1 人工骨・骨再生に関する応用技術 337
  1)骨再生における多孔質セラミックスの新規な利用方法(東京大学) 337
  2)リン酸三カルシウム多孔体の生体吸収性(奈良先端科学技術大学院大学) 339
  3)多孔質アルミナ磁器支持体を用いたHApおよびTCPのインプラント(ソウル大学) 341
  4)リン酸カルシウム骨ペースト「バイオペックス」(三菱マテリアル・東邦大学) 344
  5)多孔質ゼラチン−シリケートハイブリッド(岡山大学) 346
 3.5.1項の引用文献 348
 3.5.2 その他の応用技術 349
  1)メソポーラス構造への生体機能の固定(物質・材料研究機構) 349
  2)水酸アパタイトミクロスフェアにおけるインシュリンの吸脱着(中国Sichuan大学) 351
  3)情報多孔質構造を用いた光免疫センサ(成蹊大学) 354
  4)コットン・ゼオライト複合繊維による鳥インフルエンザウイルスの不活化(帯広畜産大学と日清紡) 356
 3.5.2項の引用文献 357
3.6 その他の工業分野への応用展開 357
 3.6.1 エネルギー吸収に関する応用技術 357
  1)ポーラスアルミニウムによるエネルギー吸収(神鋼鋼線工業) 357
  2)オープンセルタイプマグネシウム合金による衝撃エネルギー吸収(大阪市立工業研究所) 359
 3.6.1項の引用文献 362

第4章 細孔評価および計測技術
363
4.1 比表面積・細孔分布測定法 363
 4.1.1 比表面積の測定 363
  1)透過法 363
  2)気体吸着法 363
 4.1.2 細孔分布測定法 364
  1)積分細孔容積分布 364
  2)差分細孔容積分布(dV) 365
  3)Log微分細孔容積分布{dV/d(logD)} 365
  4)微分細孔容積分布(dV/dD) 366
   A)窒素ガス脱着法を用いた細孔分布測定法(住化分析センター) 366
   B)水銀圧入法 367
 4.1.3 比表面積・細孔分布測定装置 367
  1)Micromeritics社製ジェミニV2380(島津製作所) 368
  2)日本ベル社のBELSORP-mini・(日本ベル社) 369
  3)Quantachrome社製水銀ポロシメーター(ユアサ アイオニクス社) 370
4.1項の引用文献 370
4.2 その他の細孔評価技術 370
 4.2.1 反射X線小角散乱法(リガク) 371
 4.2.2 陽電子消滅法(産業技術総合研究所) 373
 4.2.3 高分解能透過電子顕微鏡法(千葉大学) 376
 4.2.4 核磁気共鳴(NMR)法(新日本製鐵) 379
 4.2.5 純水透過試験法(名古屋大学) 382
 4.2.6 その他 386
 4.2項の引用文献 386

第5章 特許情報
388
5.1 ガス分離関連の国内特許 388
5.2 ガス貯蔵関連の国内特許 392
5.3 触媒・化合物合成関連の国内特許 393
5.4 精製関連の国内特許 394
5.5 センサー関連の国内特許 397
5.6 半導体層間絶縁膜関連の国内特許 401
5.7 電磁波吸収関連の国内特許 404
5.8 各種電池および電極関連の国内特許 404
5.9 医療関連の国内特許 409
5.10 エネルギー吸収関連の国内特許 411

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