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提案書



(1)大学・学部学科・研究室名・氏名
北海道大学大学院・工学研究科・有機プロセス工学専攻・向井紳

(2)研究テーマ名(NEDO助成技術H18(2))
材料のポテンシャルを最大限に引き出す吸着剤・触媒・イオン交換体材料作製技術

(3)研究テーマの技術・開発段階
・応用研究段階 

(4)技術概要
 多孔質材料は触媒や吸着剤等として実に様々な分野で利用されております。一般に多孔質材料の基本機能はそのナノ細孔によって提供されるため,ナノ細孔の構造制御に関する研究が勢力的になされております。多孔質材料は一般的に粒子として製造し,カラムに充填して利用しますが,繊維,ハニカム等のモルフォロジーを付与するだけで,その機能を向上させることも可能です。当研究室では多孔質材料の前駆体ゲルを方向性を持たせて凍結することにより,マイクロハニカム状のモノリス体に成型可能であることを見出しました。氷晶がテンプレートとなるために“氷晶テンプレート法”と名付けたこの方法により得られるモノリス体はµmサイズの直状流路が軸方向に発達し,各流路はナノ細孔が発達したµmオーダーの厚みの壁からなっております。よって内部の拡散距離が非常に短いにも関わらず,流体を通過させた時の抵抗が低く,材料が本来もっているポテンシャルを最大限に引き出すことが可能です。粒子充填カラムの代わりに利用することで多くのメリットがあると考えられます。


図1:氷晶テンプレート法で製作したマイクロハニカム状モノリス体の写真
【図の説明】
[左]代表的なマイクロハニカム状モノリス体(シリカゲル) と試料作製に利用した容器:試料の全体の形状は作製に利用する容器の形状に依存し,自由自在に変えることができます。[中央]試料の垂直断面の電子顕微鏡写真:µmサイズの流路が軸方向に発達しているのが確認できます。[右]試料の水平断面の電子顕微鏡写真:マイクロハニカム構造が確認できます。


(5)特徴・訴求点
安価で除去が容易な氷晶をテンプレートに利用しているため,低コストで環境負荷の低い手法です。
この技術は原理的にはゾル−ゲルで作製可能な材料全てに適用可能だが,それに加えてナノ粒子を分散させたゲルにも適用することができるため,様々な機能を持ったモノリス体が作製可能です。
流路壁内に発達しているナノ細孔がµmサイズの流路に直結している特異な細孔の階層構造をもっております。

(6)現在注力している応用分野,将来探索してみたい分野<複数分野可>
・ 【現在】吸着工学,触媒工学
・ 【将来】バイオ工学(足場としての利用,医療機器への組込など)

(7)実用化に向けた課題
・ 大型試料作製のための設備開発及び製造工程の迅速化。

(8)企業に対する提案事項
新規形状の材料ですので,実績作りから始めなければいけないため,長期スパンでの共同開発を希望します。可能性を検討するための試料の試作は可能です。提案先イメージ(吸着材,イオン交換体,触媒の技術開発・商品開発に実績を有する企業,バイオ工学用のゲルの技術開発・商品開発に実績を有する企業など)



【ニュースリリース】
  ・材料のポテンシャルを最大限に引き出す吸着剤・触媒・イオン交換体の作製技術を開発 〔2010/03/02〕



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