【テクノロジー】軽くて頑丈な「夢の新素材」 セルロースナノファイバー、耐燃性に課題[18/01/25]

1しじみ ★2018/01/25(木) 20:51:38.04ID:CAP_USER
軽くて頑丈で手に入りやすい−−。植物を原料とするこんな繊維が「夢の新素材」として注目されている。
セルロースナノファイバー(CNF)だ。日本の豊富な森林資源を活用できる可能性があり、
温暖化対策やリサイクルに役立つと期待されている。

●鉄の5倍の強さ

 植物は弱くて折れやすいといったイメージがあるが、
約1400年前に建設された奈良の法隆寺のように現存している木材建造物もある。
その強さの理由の一つは、植物細胞の中にある分子「セルロース」だ。
スギやヒノキなど針葉樹の成分の約半分を占め、束状になって植物を支える。

 頑丈なセルロースを分解するには大量の有機物質を使う必要があったが、
磯貝明・東京大教授(セルロース科学)は2006年、触媒を使った特殊な酸化反応を利用して、
常温常圧の自然な状態で分解してCNFを取り出すことに成功。
15年にアジアで初めて「森林・木材科学分野のノーベル賞」とされるマルクス・バーレンベリ賞を受賞した。

 CNFは太さ数ナノメートル(ナノは10億分の1)の繊維。
髪の毛の太さの1万分の1程度で、重さは鋼鉄の5分の1程度と軽いが強度は5倍もあり、
ゴルフクラブなどに使われている炭素繊維(カーボンファイバー)に匹敵する。
磯貝教授は「セルロースは地球で最も豊富に存在する生物資源。
自然に優しいので、プラスチックなどの代替材料に使えれば石油に依存した社会からの脱却も期待できる」と話す。

 ●1兆円市場目標

 磯貝教授の成果を受け、CNFを別素材と混ぜ合わせて、強度や柔軟性を向上させる研究が進んでいる。
CNFは透明で、他の素材と混ぜても色が変わらないといったメリットもある。

 例えば、ボールペンのインクに混ぜると色はそのままに、
現在使われている油の溶剤よりもインクのむらがなく書き心地もなめらかになるため、
すでに商品化されている。抗菌・消臭力がある銀イオンをたくさん付着できるため、
紙おむつにも使用されている。液状のCNFを透明なフィルムに薄く塗ると、
フィルムは光を通す一方で酸素は通さないため、食品保存などに使えば腐敗防止になり、
賞味期限を延ばすことができると期待されている。

 中でも注目されるのは、CNFをゴム素材に混ぜる野口徹・信州大特任教授(高分子物理学)の研究だ。
タイヤなどのゴム素材は従来、カーボンブラックというすすを混ぜて強度を増しているが、
その代わりにCNFを加えると従来品より強度が最大5倍に上がるうえ、柔軟性も同2倍になったという。

 CNF独自の性質も発見した。例えばセラミックのように硬い物質は、衝撃に弱いといった弱点があるが、
CNFを混ぜたゴムは、強度を上げてもゴム本来の軟らかさを保っていた。
野口特任教授は「強さとしなやかさを兼ね備えた理想の素材が、CNFで実現できるとは思わなかった」と話す。

 ただ価格はカーボンブラックの加工より高い。経済産業省などによると、
昨年時点のCNFの価格は1キロ4000〜1万円。鉄は同100円程度だ。
経産省は30年のCNFの国内市場規模を1兆円に拡大することを目指しているが、
今後の普及にはコストをいかに抑えることができるかが課題になる。

 ●油との相性悪く

 軽くて頑丈なCNFを自動車部品に使えば燃料の節約になり、地球温暖化対策に役立つと期待される。
石油由来ではないためリサイクルしやすく、間伐材などを活用できるため、
森林資源が豊かな日本はCNFの「資源国」になる可能性も秘めている。

 いいことずくめのようだが、本格的な実用化には性質上の課題もある。
CNFは原料の木材や紙と同様に燃えやすく、
水に溶けやすいため石油系のプラスチックなど油の性質を持つ樹脂とは混ざりにくい性質もある。
現在の技術ではプラスチックと混ぜ合わせても分離してしまうために元の素材より弱くなる。

 CNFは「ポスト炭素繊維」とも目されるが、
炭素繊維も民間航空機の部品に本格導入されるまでに開発から半世紀かかった経緯もあり、
実用化の道のりは遠そうだ。磯貝教授は「実用化にはCNFの基本的性質をもっと知ることが重要。
基礎研究を進め、応用の道を広げたい」と話している。

関連ソース画像
https://cdn.mainichi.jp/vol1/2018/01/25/20180125ddm001010002000p/9.jpg

毎日新聞
https://mainichi.jp/articles/20180125/ddm/016/040/009000c

2名無しのひみつ2018/01/25(木) 20:52:02.68ID:zLYiC1Fl
(´・ω・`) はい

3名無しのひみつ2018/01/25(木) 21:03:08.04ID:vzA5Bqjf
衰退した日本の林業を立て直せるの?

4名無しのひみつ2018/01/25(木) 21:11:14.45ID:As1Q7OPU
でかいドローンが飛べそうだな

5名無しのひみつ2018/01/25(木) 21:30:50.63ID:NPB4GYeq
海藻で作れたらもっと良い気がする

6名無しのひみつ2018/01/25(木) 22:45:17.61ID:2FJBMhdJ
難燃性樹脂に練りこむ技術はもう出来てなかったっけ?
これが実用化されると鉄鋼会社とガラス会社と東レが潰れる

7名無しのひみつ2018/01/25(木) 22:56:21.27ID:gz1D0sTw
耕作放棄地であくまで雑草として生やした草を使えば、材料は激安だな

8名無しのひみつ2018/01/25(木) 23:03:11.52ID:m+7ulUmu
北海道が素材の一大供給地に!
育てる植物はもちろんたいm

9名無しのひみつ2018/01/25(木) 23:22:42.02ID:JQ/mitBU
> 抗菌・消臭力がある銀イオン

銀イオンにそんな効果は無いからって商品に記述するの禁止されてなかったか?

10名無しのひみつ2018/01/26(金) 08:18:30.03
ナノファイバ

11名無しのひみつ2018/01/26(金) 08:28:46.10ID:/xydYOte
鉄より固く鉄より固いんだぞ
このネタがわかるやつがこの板にどれだけいるか

12名無しのひみつ2018/01/26(金) 08:46:00.92ID:rGmlzCjE
>>1
コストが高いって
そんなバカな

13名無しのひみつ2018/01/26(金) 09:11:23.24ID:PFhcHzg4
滑石方にして蛍燐長く、石黄鋼にして金色なりw

14名無しのひみつ2018/01/26(金) 09:23:42.76ID:n1J/qStn
>>12
研究室レベルでやってるからかな?
おっつけ低価格で大量生産する技術も開発されるでしょう

15名無しのひみつ2018/01/26(金) 13:37:02.44ID:zCSvcnQa
難燃性上げたらハロゲン汚染がまた広がりそう

16名無しのひみつ2018/01/26(金) 15:34:32.99ID:0HiPDAc9
透明なタイヤ作れる?

17名無しのひみつ2018/01/26(金) 16:15:01.44ID:7J/grFoK
ちんこに混ぜたら強度2倍!

18名無しのひみつ2018/01/26(金) 16:48:45.79ID:Ro9EZpYR
鉄筋を使わないでも高い強度を持つ「繊維補強コンクリート」ってのがあるが、
CNFは小さすぎてこれには使えんかな?

19名無しのひみつ2018/01/27(土) 12:37:58.67ID:NwKZ+dlr
如何にコーティングを行うか、
または、化学的に付加をし、性質に+をつけるかだ。

20名無しのひみつ2018/01/27(土) 13:00:01.86ID:C45P9+I2
セルロースの飛行機が飛ぶのか

21名無しのひみつ2018/01/27(土) 13:17:53.36ID:xfm67db8
初号機には20xxライトフライヤーと名付けよう
1903版も骨格は木製だったし

22名無しのひみつ2018/01/27(土) 13:44:51.74ID:Y6QGMbK/
>>1
前から思ってたけど,カーボナノファイバーを間違えるからその略称止めてくれないかな。
”CNF”で論文検索すると両方ヒットする。せめてClNFとかってlをいれるとか。

23名無しのひみつ2018/01/27(土) 14:17:47.67ID:EirxHydV
>温暖化対策……に役立つと期待されている。

アホ。馬鹿。白痴。

24名無しのひみつ2018/01/27(土) 15:08:37.72ID:3pcpGzjr
加工難度がな

25名無しのひみつ2018/01/29(月) 14:28:37.43ID:3U8vEV+b
>>11
☆光(´・ω・`)

26名無しのひみつ2018/02/03(土) 06:30:19.72ID:GOwHvh6I
セルロースってそんなに難分解性だっけか?
人間の腸内菌でも、排泄までの短い時間で脂肪酸に分解できるんだけど。

27名無しのひみつ2018/02/03(土) 07:31:25.56ID:hz3lYpMP
新聞紙に練りこんどけば、
いざと言うとき体に巻いて防弾チョッキになるな。

28名無しのひみつ2018/02/03(土) 09:35:02.66ID:cQnyejUO
まずは釣り竿、ラケット、自転車からやな
今時やとドローンもかな?

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