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ナノ構造研究所ニュース
新規国プロジェクト紹介
JFCC評価技術紹介JFCC
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「ファインセラミックス」が「セラミックス」になる日・
２００９年度研究成果発表会の開催・・・・・・・・・・
各展示会出展のご案内・・・・・・・・・・・・・・・・
2台のホログラフィー電子顕微鏡の導入を開始しました・・
希少金属代替材料開発プロジェクト 他・・・・・・・・
光触媒性能評価技術・・・・・・・・・・・・・・・・・
微小硬度計（ナノインデンターシステム）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
新素材開発は日本の生きる道・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
人の動き、表彰・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
２００９年度賛助会員懇談会を開催します 他・・・・・

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「ファインセラミックス」が「セラミックス」になる日
産業技術総合研究所 中部センター所長
三留 秀人

セラミックスに関わってこられた方々にとっては、１９８１年にスタートした「ファインセラミックスプロジェクト」に代表されるファインセラミックスブームが強く記憶に残っていることと思います。けれどもその当時に比べて、「ファイン」と「セラミックス」というひとかたまりでこの言葉を聞く機会が減ってきたのではないでしょうか。私自身
はこれまでセラミックスを直接的な研究対象としてきたわけではなく、非線形音響つまり超音波伝搬の非線形特性の研究に携わってきました。超音波の分野では「非線形音響」
は一時期ブームとなり、一連の国際会議もシリーズとして定着し、米国音響学会でも、そのための新たな分野として立ち上げられ、今日に至っています。しかしながら、今、研究発表をするときに「非線形」を前面に出した研究発表は減ってきています。むしろ、非線形性を考慮に入れた論旨の展開が当たり前のものになってきているのです。
「ファインセラミックス」も、もはやわざわざ「ファイン」という形容詞をつける必要もないほど浸透してきている、という状況になってきていると思われます。ファインセラミッ
クスの対極にあるオールドセラミックスとの間に、明確な境目はあるのでしょうか。む
しろその境界はナノテクノロジーを媒介として消失しつつある状況にあります。産総研
ではセラミックスの共通基盤技術となるペースト技術にも焦点をあて、重点研究を進めてきました。ハイエンドの部材を創出するためにペースト状態の把握や制御は必須のものです。この技術は電子デバイスの微細な配線に適用できるとともに、陶磁器への絵付けにも展開できるものです。最近、新聞に掲載されていた多孔質セラミックス製のビアカッ
プは、冷たい飲み物を入れたときの結露防止とともに、気化熱による保冷効果もあるものですが、これなどもファインセラミックスとオールドセラミックスの融合の一例と考えられます。

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2009 年 10月発行

大切なのは、「ファイン」「オールド」と線引きをすることではなく、技術の本質や現象の本質を見極める目であると思います。この見極める力の涵養こそがイノベーションを引き起こす原動力となり得ます。瀬戸の焼き物は１３００年、縄文時代まで遡れば１万
２０００年の歴史をもつセラミックスには、今その役割として、低炭素社会の実現のための大きな期待が寄せられています。多孔質フィルターやNOｘ浄化リアクター、環境セ
ンサーや調湿材料のような環境への展開、
あるいはSOFCやNAS電池のようなエネルギー
関連技術として、「ファイン」と「オールド」を超越して「セラミックス」は、地球を救う大切な技術の一端を担っているといえます。このためにもセラミックスに関わる研究者、
技術者は分野や組織を越えて、そして自分の心の壁を越えて連携を図り、オープンイノベーションを牽引していくことが求められています。

ISSN 0912-6376

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事業報告

Japan Fine Ceramics Center

２００９年度研究成果発表会の開催
７月８日（水）名古屋国際会議場、７月１６日（木）東京大学 武田ホール（武田先端知ビル）にて２００９年度ＪＦＣ
Ｃ研究成果発表会を開催しました。
外部講師による特別講演２件、研究成果口頭発表４件、ポスターセッション３３件を行いました。
来場者は名古屋会場では３１５名、東京会場でも１９０名と、両会場とも過去最高レベルを記録し、多数のご来場をいただきました。これはＪＦＣＣの研究活動に対する関心の高さ、会場変更
による効果（東京会場）、ポスターセッ
ション時間延長の効果、発表会のＰＲ効果等が現れているものと考えられます。
当日いただいたアンケートの結果も概ね良好であり、活発な質疑もあり、成功裏に発表会を終了できました。来年も皆様方のご意見を反映した発表会を企画致します。
口頭発表（名古屋会場）

ポスターセッション（東京会場）

トピックス
各展示会出展のご案内
ＪＦＣＣの技術シーズをより多くの方に知っていただくため、展示会への出展を行います。ぜひ皆様のご来場をお待ちしております。詳細については決まり次第、ホームページ、メールマガジンにてお知らせいたします。

・ ＪＦＣＣテクノフェア
日時 ；
場所 ；
主催 ；
展示内容

２００９年１０月７日（水）１４：００〜１６：３０
ＪＦＣＣ内研修室
東海ものづくり創生協議会、財団法人ファインセラミックスセンター： 各種評価解析技術および研究設備見学

・ 中経連テクノフェア２００９

技術シーズ展示会

日時 ； ２００９年１０月８日（木）１２：００〜１７：００
場所 ； 名古屋栄ビルディング １２階 （名古屋市東区武平町５丁目１番地）
主催 ； 社団法人中部経済連合会
ＪＦＣＣ出展内容 ： 微構造解析と先端機器・技術の紹介

・リーディング産業展みえ２００９
日時 ； ２００９年１１月６日（金）１０：００〜１７：００ 、７日（土）１０：００〜１６：００
場所 ； 四日市ドーム（四日市市大字羽津甲５１６９番地（霞ヶ浦緑地内））
主催 ； リーディング産業展みえ２００９実行委員会
関連URL ； http://www.pref.mie.jp/SSHUSEKI/HP/leading/index.htm
ＪＦＣＣ出展内容 ： 電子顕微鏡解析技術の紹介、最先端機器・技術の紹介
また、６日（金）１０：３０〜１２：００に、下記セミナーを行います。
「電子顕微鏡を使用してのナノ構造解析技術」「ＪＦＣＣ所有の先端機器・技術の紹介」
その他、１１月５日（木）に ＡＮＡクラウンプラザホテル金沢（石川県金沢市昭和町１６−３）で開催される技術移転フェアーにも出展予定です。
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ナノ構造研究所ニュース

Japan Fine Ceramics Center

2台のホログラフィー電子顕微鏡の導入を開始しました

平成２１年度導入予定の２台のホログラフィー電子顕微鏡の導入を開始しました。１台は電場解析用ホログラフィー
電子顕微鏡で、もう１台は磁場解析用ホログラフィー電子顕微鏡となります。
電場解析用ホログラフィー電子顕微鏡は、冷陰極電界放出型電子銃を備えた加速電圧300kVの電子顕微鏡をベースとして、電子線ホログラフィー用に特別に開発しました。この電子顕微鏡は世界最高の感度と広観察領域で試料内の電場を解析することが可能で、半導体中のドーパントや電池材料中のイオンの分布などの解析に大きな威力を発揮す
るものと期待されます。
もう一方の磁場解析用ホログラフィー電子顕微鏡は、ショットキー型電界放出電子銃を備えた加速電圧200kVの電子顕微鏡で、電子線ホログラフィー機能の他に高空間分解能、高感度の元素分析機能を備えています。それにより試料内の磁場に関する情報と元素分布に関する情報を高い感度、精度で同時に取得することができ、高性能磁石の開発に貢献するものと考えられます。
両電子顕微鏡は今年度中に立ち上げを完了し、本格稼働の予定です。

電場解析用ホログラフィー電子顕微鏡
主な基本構成･ 加速電圧: 300 kV･ 冷陰極電界放出電子銃搭載
輝度：2 x 109 A/cm2/sr （100 μA換算値）
可干渉性：100 μm （試料面上換算）･ 結像系、照射系高性能電子線バイプリズム
高精度位相シフト電子線ホログラフィーが可能･ その場電場解析用電圧印加ホルダー
ピエゾ駆動電極によりナノ領域に電圧印加が可能･ 温度可変試料ホルダー
温度範囲（5 K 〜400 K）･ 広視野高感度CCDカメラ
4096 x 4096ピクセル

磁場解析用ホログラフィー電子顕微鏡
主な基本構成･ 加速電圧: 200 kV･ ショットキー型電界放出電子銃搭載･ 分析対応高分解能対物レンズ･ 結像系高性能電子線バイプリズム
試料内磁場の定量解析が可能･ Twin EDSシステム
試料の傾斜などに依存しない高感度元素分析が可能･ 電子エネルギー損失分光器
試料内の元素分析、化学状態分析が可能

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新規国プロジェクト紹介

Japan Fine Ceramics Center

希少金属代替材料開発プロジェクト−精密研磨向けセリウム使用量低減技術開発及び代替材料開発−
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）からの委託

目的
ますます大型化が進んでいるディスプレイ用フラットパネル・耐久性とデータの高密度化が求められているパソコ
ン用磁気ディスク、露光用フォトマスクなど、高い平滑度をもつガラスの需要は近年拡大しており、「ガラスを磨く」といった表面平滑技術は日本の電子機器、部材の国際競争を下支えしている技術となっています。このガラス研磨に不可欠な材料が酸化セリウムです。この酸化セリウムの優れた研磨特性は他の研磨材料を大きく凌いでおり、以前話題になりました月周回衛星「かぐや」から送られてきた美しい月や地球の映像についても酸化セリウムを使って高精度に磨かれたレンズが使われています。酸化セリウムは世界的にみても、産業発展とともにその需要拡大が予想されていますが、産出される地域が世界的に極端に偏在しているだけでなく産出量も限られていることから、中長期的に安定的な価格で供給されるかどうかについて大きな懸念が生じております。我が国としての「優れたガラス研磨材」の安定供給確保を目的として、代替材料の開発と使用量削減を目指した開発を進めております。

主な内容
研究開発として、新たな代替材料を開発することにより酸化セリウムの10％を代替、さらに使用量削減技術の開発により酸化セリウムの使用量を20％削減することによって、酸化セリウムの30％の削減を目標としております。このための具体的な研究内容は以下の通りです。

① 研磨メカニズムの解明と代替砥粒の設計
古くは、ガラスはベンガラ（酸化鉄）の赤い粉で磨いていました。ガラスの研磨材としてベンガラから酸化セリウムに移行した結果、研磨特性が大きく向上しました。ところが、なぜ酸化セリウムを使うと優れた研磨特性が得られるのかについては、未だに解明されていません。そこで、なぜ酸化セリウムの優れた研磨特性を示すのか、酸化セリウムのどんな特性が研磨特性に効果的なのか、代替するためにカギとなる材料物性は何か、などを量子分子動力学シミュレーション、研磨材粒子の表面物性の評価解析など通じて進めていきます。

② 代替砥粒の研究開発
ガラス研磨材としてこれまでにほとんど検討されていませんが、これまでの予備検討により代替材料としての可能性が見いだ
されているペロブスカイト複合酸化物粒子を中心に、研磨材料としての材料設計と構築プロセスの最適化を進めます。また、それと平行して、既存砥粒材料（ジルコニア、チタニア、シリカなど）を中心に、その欠陥構造や表面構造制御による開発を進めていきます。

③ 革新的な遊離砥粒研磨メカニズムに基づく酸化セリウム使用量削減要素技術開発

少ない量の研磨材で効率よく研磨することが研磨材の使用料削減のカギとなります。そこで、研磨する過程で砥粒を逃がさない
技術、同じ砥粒量でも研磨の効率を上げる技術、の主として2方向から開発を進めていきます。

④ 革新的オングストロームオーダー表面創製技術の開発
上で示した研究開発を統合し、ディスプレイパネル用ガラス、磁気ディスク向けガラスそれぞれについて、酸化セリウム研磨材の使用量低減が可能となる研磨システム化技術を開発していきます。ディスプレイパネル用ガラスと、磁気ディスク用ガラスでは、ガラスの組成だけでなく、研磨の方法も実際には異なっています。そのため、①〜③の開発技術をふまえて、それぞれの用途に向けた研磨システム化技術を開発します。
研究開発期間は、平成21〜25年度の5年間の予定です。

久保教授（東北大）による研磨シミュレーション

JFCCで開発している
代替砥粒候補材粒子のSEM像

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新規国プロジェクト紹介

Japan Fine Ceramics Center

ＪＦＣＣ・ナノ構造研究所がＮＥＤＯ「革新型蓄電池先端科学基礎研究事業」に参加

天然資源に乏しい我が国が石油依存度を低減し、省エネルギー型低炭素社会を形成していくためには、高性能な電池開発が最重要課題の一つである。このことは、たとえばハイブリッド車や電気自動車（電池自動車）のようなわかりやすい話題となって、毎日のように報じられている。
新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）は、平成２１年７月に「革新型蓄電池先端科学基礎研究事業」を開始した。このプロジェクトは京都大学小久見善八特任教授をリーダーとして我が国の多くの自動車メーカーや電池メーカーが参加するオールジャパンプロジェクトの形態をなしており、平成２１年度から７年間という長期計画になっている。その基本計画では、「性能、耐久性及び信頼性の飛躍的な向上並びにコスト大幅低減という蓄電池に対する多様な要求を満たす革新的なブレークスルーが待望されており、そのためにはサイエンスに立ち戻った研究開発が必要である」とされている1）。
ＪＦＣＣはこのプロジェクトに参加し、図に示すように「ホログラフィー電子顕微鏡内でモデル電池を充放電させ、Liイオンの分布を直接リアルタイム観察する」という技術で、電池反応の根本を明らかにし、重要な開発指針を示すことによって、革新的蓄電池の開発に貢献しようとしている。この技術の基本的な部分は平成１９‐２０年度の中部電力
受託研究として開発されたものであり、現在のところ世界でＪＦＣＣだけが持っている技術である。ＪＦＣＣのサイ
エンスが革新的テクノロジーに結びつくことを証明したいと考えている。

図

リアルタイム電子線ホログラフィーによるLiイオンの動きの直接観察

参考文献
1）「革新型蓄電池先端科学基礎研究事業」基本計画（ＮＥＤＯ燃料電池・水素技術開発部）

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JFCC評価技術紹介

Japan Fine Ceramics Center

ＪＦＣＣでは、優れた研究者と技術者のスタッフが一体となって獲得した特徴あるシーズ技術と多くの材料特性評
価技術を所有しています。その一部を紹介いたします。

光触媒性能評価技術
特徴
本装置は、光触媒材料の分解性能を評価するための装置です。NOxやVOCなどの分解特性を評価するのに適しています。また、反応容器はJISR1701の規格に合わせておりますので準じた条件で評価することが
可能です。

主な仕様
光源
・ キセノンショートアークランプ 300W（各種フィルター可）・ ブラックライト 10W など
供給ガス
・ 各種混合ガス 10〜200ml/min
分析・ ガスクロマトグラフィー マイクロGC CP-4900（Variant製）

VOC分解特性図

光触媒反応容器（

市販試料0.1g アセトアルデヒド50ppm, 50ml/min
波長λ＞410nm 光強度50μW/cm2/nm（λ=500nm））

本装置は、企業の皆様の試験評価や研究開発にもご利用いただけます。

問合わせ先
ＪＦＣＣ 試験評価部 担当 青木ＴＥＬ ０５２−８７１−３５００（代）ＦＡＸ

０５２−８７１−３５９９E-mailanalysis@jfcc.or.jp＊お知らせ＊ＪＦＣＣでは新たに、依頼試験「触媒機能評価」「反応・分離特性」の試験項目と、機器利用でご利用いただける
設備を追加いたしました。ＪＦＣＣホームページに掲載していますので、
下記ＵＲＬに是非アクセスください。
依頼試験「新規材料試験」
http://www.jfcc.or.jp/03̲exam/new.html
機器利用「新規研究設備利用標準料金表」 http://www.jfcc.or.jp/04̲use/new.html
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JFCC保有設備紹介

Japan Fine Ceramics Center

ＪＦＣＣでは、高性能な各種研究設備を保有し、原料から焼結・加工まで、また基礎から応用まで一貫した体制で研究開発を行っています。これらの試験研究設備を広く皆様にご利用いただくためＪＦＣＣでは「機器利用制度」を設けています。そこで、皆様にご利用いただける設備を紹介いたします。

微小硬度計（ナノインデンターシステム）特徴
数ミクロン程度の薄膜の硬さ測定に加え弾性率の測定も可能です。押し込み荷重は最小で0.4ｍＮと超低荷重であるため、圧痕寸法は数μｍと非常に小さく、微小領域の評価が可能です。このため、数mm程度の比較的小さな試験片で測定が可能です。また、押込み深さと荷重を高精度で測定し硬さ、弾性率等を求めます。このため、通常のビッカース硬さ測定で行う、圧痕対角線の光学測定のような主観的影響がありません。

測定方法
ISO14577-1に準拠し、ビッカース圧子を用いて、試験面にくぼみをつけたときの試験力とくぼみの深さから、試験面の硬さを求めます。また、この時得られた弾性回復近似曲線から弾性率を求める事も出来ます。
（ビッカース圧子をベ
ルコビッチ圧子やボールに変更することも可能）

圧痕例

微小硬度計の外観

荷重−押し込み深さ曲線

主な仕様
・ 試験装置： フィッシャースコープHM2000
・ 試験荷重： 0.4 mN（約0.04gf）〜2,000mN（約200gf）
・ 最大押込み深さ： 150μm
・ 荷重分解能： ≦0.04mN
・ 距離分解能： ≦100pm
・ 圧子の接近速度： ≦2μm/s・ 測定できる物性値 ： マルテンス硬さ、押込み硬さ、弾性率、押込みクリープ等

用途
セラミックスや金属をはじめ、高分子材料、薄膜化や多層化の進む半導体基盤、次世代の磁性体材料やメディアなどの硬さを、サブミクロン程度の押し込み深さで測定が可能です。
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研究成果

Japan Fine Ceramics Center

メタルドーピング及びアモルファスネットワーク制御により、
高温水素分離膜の耐熱耐水蒸気性技術を開発― スチームリフォーミングプロセスの高効率化、省エネ化へ ―膜分離プロセスは大きな熱エネルギーを必要としないため、高効率化、省エネ化を可能とする技術として注目されています。セラミック膜は金属膜や高分子膜と比較して、耐熱性、化学的安定性、耐圧性に優れており、化学反応プロセスへの導入が検討されています。
アモルファスシリカ膜は優れた水素選択透過性を有することが知られています。JFCCでは対向拡散CVD法を用いて、γ-アルミナをコートしたα-アルミナ基材にアモルファスシリカ膜を形成し、ドライ雰囲気500℃以上の温度で水
素透過率 > 1X10-7 mol/m2･s･Pa、水素選択透過性H2/N2 > 10000 という世界トップレベルのアモルファスシリカ膜の開発に成功し（図１）、実用化に向けてモジュール化の技術も既に確立しています。
しかしながら、アモルファスシリカ膜は高温水蒸気雰囲気における耐久性が不足しており、これが実用化に向けた課題でした。
JFCCで開発したアモルファスシリカ系水素分離膜は図２に示すように多孔質支持基材（細孔径150nm）、メソポーラス中間層（細孔径4-8nm）、分離活性層（細孔径0.3nm）の3層で構成されています。今回の研究では各層の高温水蒸気
雰囲気における耐久試験をそれぞれ行い、構造変化とガス分離特性を比較することで分離膜の劣化メカニズム（図3）を解明し、主な劣化原因は高温水蒸気暴露に伴うアモルファスシリカの緻密化と中間層として用いられるγ-アルミ
ナの焼結による細孔径の増加であることをつきとめました。
そこで、出発原料を見直して、アモルファスシリカの結合を強化するとともに中間層へメタルドーピングを行うことによりγ-アルミナの焼結を抑制して、高温水蒸雰囲気で分離膜が安定化するための手法を確立いたしました。これにより500℃、Steam/N2=3の条件で120時間暴露後のサンプルで従来の材料より水素透過率を5.5倍増加させるとともに水素選択透過性を3.7倍増加させることが可能となりました（図４）。
実用化へは更なる長期耐久試験が必要となりますが、脱水素反応、脱水プロセス、膜反応器、蒸留プロセス、異性体分
離、副生ガス分離、パラジウム膜代替等化学プロセスへの応用が期待され、膜分離プロセスの導入による高効率化、省エネ化が加速されることが期待されます。
なお、
この成果の一部は、
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）「高効率高温水素分離膜の開発」の委託業務の結果として、他の一部は科学研究費補助金の助成により得られたものです。

用語解説
アモルファス

メソポーラス結晶のような長距離秩序はないが、短距離秩序はある物質の状態。非晶質ともいう。

2-50nmの細孔径を有する多孔質材料のこと。

膜反応器

対向拡散CVD

分離膜と改質触媒を炉内に配置し、反応と分離を同時に行うことにより、反応プロセスを小型化、高効率化する。

チューブ状多孔質支持基材の外側から原料をガス化して供給し、内側から反応ガスとなるガスを供給して、両ガスを拡散接触させ、成膜する方法。ガス流量を調節することで均一且つ薄い膜を作製できる。

異性体
分子式は同一だが構造が異なる分子。

モジュール

パラジウム

いくつかの部品的機能を集め、まとまりのある機能を持った部品のこと。

原子番号４６の元素。元素記号はPd。白金属元素の一つ。水素を吸蔵する性質を持ち、水素吸蔵合金、水素分離膜として用いられる。

図１．開発したシリカ膜のレベル（ドライ雰囲気）

図2.

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アモルファスシリカ膜の構造

研究成果

水蒸気暴露前図３．

Japan Fine Ceramics Center

水蒸気暴露後1

水蒸気暴露後2シリカの緻密化による体積収縮γ-アルミナの細孔径増加

γ-アルミナの粒成長と粒子再配列による封孔アモルファスシリカ膜の高温水蒸気雰囲気における構造変化

図4.

開発した分離膜の耐熱耐水蒸気特性

本研究成果は、７月８日（名古屋：名古屋国際会議場）及び７月１６日（東京：東京大学「武田ホール」）に開催した
ＪＦＣＣ２００９年度研究成果発表会にて報告いたしました。

第一原理計算により酸化ジルコニウムと窒化ケイ素の相変態機構を解明
固体物質には、温度や圧力の条件によって固体という状態を維持したまま結晶構造が変化する「固相-固相変態」と呼ばれる状態変化を示すものがあります。この相変態による構造の変化の前後で、材料の有する物性が急激に変化することも珍しくありません。実用材料では相変態挙動を正しく制御することが必要不可欠であり、そのメカニズムを理解することは材料設計において非常に重要であります。近年、
この相変態現象を解析するための研究手段として、「第一原理計算」と呼ばれる理論計算手法が注目を集めています。第一原理計算は、量子力学の理論にのみ基づいて、物質の持つエネルギーや安定構造を原子・電子レベルで計算することが可能です。経験的なパラメーターを用いないので、物理現象の本質を解明するのに大変有効な手段の一つであります。今回、JFCCは第一原理計算によるフォノン（量子化された振動）の計算を通じて、機能性セラミックスの相安定性を定量的に評価することに成功しました。計算の対象としたのは、酸化ジルコニウムと窒化ケイ素という材料です。
酸化ジルコニウム（ZrO2）は、室温では単斜晶構造を有し、温度が上昇することで正方晶構造へと相変態します。ある
種の添加元素が酸化ジルコニウムに加えられることで、本来高温でしか存在しない正方晶構造が室温でも安定に存在することが可能となります。この正方晶安定化状態において高強度・高靱性という優れた機械特性を示します。今回、第一原理計算を用いて正方晶、単斜晶の2つの構造のフォノンを計算し、自由エネルギーの比較を行った結果、相変態
温度が約1080℃であることが分かりました。実験で測定されている相変態温度は900〜1200℃であり、経験的なパラメーターを使うことなく酸化ジルコニウムの正方晶−単斜晶相変態温度を定量的に決定した初めての研究です。また、昇温による正方晶の安定化は振動のエントロピーの影響であることも解明されました。
窒化ケイ素は耐摩耗性、耐熱性に優れる材料としてベアリング軸受け等に利用されるセラミックス材料です。この材料は大気圧下でα相とβ相という二つの結晶構造を持つのですが、どちらの結晶構造が最安定相なのか現在まで決定されていませんでした。α相とβ相のフォノンと自由エネルギーの計算結果、絶対零度から2000℃までの広い温度域でβ相が最も安定な結晶構造であることを確認し、世界で初めて窒化ケイ素の安定相を定量的に決定しました。

本研究成果は、７月８日（名古屋：名古屋国際会議場）及び７月１６日（東京：東京大学「武田ホール」）に開催した
ＪＦＣＣ２００９年度研究成果発表会にて報告いたしました。

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研究成果

Japan Fine Ceramics Center

次世代超高密度磁気記録材料中のナノ磁性現象を直接観察することに初めて成功― 磁気記録密度 ： 50テラビット／平方インチの実現に向けて ―次世代の超高密度磁気記録材料の候補として、ナノメートル（１ナノメートル＝百万分の１ミリメートル）スケールの磁性粒子を規則正しく自己配列させた膜が考えられています（図１参照）。たとえば、それぞれの粒子に１ビットの情報を記録できたとしますと、ハードディスクの記録密度が現在の100倍（50テラビット／平方インチ）に向上することになり、ハイビジョンの高画質動画が年単位でレコーダーに記録できるようになります。しかし、磁性ナノ粒子を自己配列させた膜には、「超強磁性」と呼ばれる特異なナノ磁性現象が現れ、その現象が高密度記録を阻害すると懸念されていました。これまで、この現象が作る磁区構造は、実際に観察されたことがなく、その振る舞いは謎とされてきました。今回、JFCCは、磁場を観察できる電子線ホログラフィー技術
を用いて、上記のナノ磁性現象を直接的に観察し、その特徴を明らかにすることに成功しました。この観察結果および発見は、次世代
超高密度磁気記録材料の開発につながる大きなブレークスルーと言えるものです。
観察に用いた試料は、直径8ナノメートルのコバルト（Co）粒子を規則的に配列させた膜です。これらのナノ粒子は、コバルトカルボ
ニル化合物（Co2(CO)8）を含む液体を熱処理することによって作製されます。その後、粒子を含んだ混濁液を水面上に滴下することにより、粒子が自動的に規則配列して膜を作ります。図１は、その膜をすくった試料の透過型電子顕微鏡像です。
磁性ナノ粒子膜の切れ端付近（約6ミクロン長）の領域を、電子線ホログラフィーで観察しました。図2(a) - (c)に、その部分の高倍率
電子顕微鏡像、低倍率像、電子線ホログラフィー像を示します。図2(c)の矢印は、磁化の向きを示しており、白黒の線は磁力線に相当します。ミクロンオーダーの非常に大きな渦状磁区構造が形成されていることがわかります。この渦状の磁区によって、全体の磁気的エネルギーを下げていると考えられます。また、各粒子の磁化ベクトルは、図2(c)下の模式図に示したように、場所によってベクトルの向
きがふらついたり、100％同じ方向に揃ったりしている
ことが明らかになりました。
このナノスケールでの特異な現象が観察されたことにより、記録密度を向上させるための研究開発（たとえば、粒子サイズの変更、粒子間距離の変更、粒子材料の変更）が進展し、超高密度磁気記録材料の実現に大きく寄与す
るものと期待されます。

図2

図1 コバルト磁性ナノ粒子自己組織化膜の透過型電子顕微鏡像(a) コバルト磁性ナノ粒子膜の高倍率像(b) 低倍率像(c) 電子線ホログラフィーによって観察された磁場像と各粒子の磁化ベクトルの模式図

本研究成果は、７月８日（名古屋：名古屋国際会議場）及び７月１６日（東京：東京大学「武田ホール」）に開催した
ＪＦＣＣ２００９年度研究成果発表会にて報告いたしました。

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研究成果

Japan Fine Ceramics Center

ガラスとセラミックスの複合化により熱サイクル耐久性に優れた
ガスシール材を開発― 小型高集積ＳＯＦＣ用ガスシール材への適用に向けて ―燃料と酸素から電気を取り出す燃料電池のなかでも高い発電効率を示す固体酸化物形燃料電池（SOFC）を長期間安定に発電させるためには、セルとしての安定性だけでなく、ガスシール材の長期安定性や耐久性も極めて重要です。万が一、発電に供する前段階で燃料と空気が混合し燃焼してしまうとセルやスタックへ大きなダメージを与えてしまいます。さらに、SOFCの作動条件によっては昇温降温の繰り返しや、急速にスタックを昇温して急速起動を可能とすることなどが求められます。この昇降温の繰り返しや急速昇温や冷却に対する耐久性が乏しいことがガラスやガラスセ
ラミックスなど従来からのガスシール材の課題として残されておりました。その課題を解決する方法として、シリカ
粒子とシリケートガラス前駆体との複合化に注目し、ヒートサイクルに対する耐久性の観点から最適化を進めてまいりました。その結果、600℃と400℃で500回以上のヒートサイクルに対してもガスリークが生じないガスシール材を得ることができました。
このガスシール材は図１に示すように2種類の組成の近い球状粒子を高分散させて柔軟性の高いシート形状として、約800℃で融着することによって高い
ガスシール性を発現します。ヒートサ
イクルに対する耐久性は、その2種類の粒子の割合と融着の際のプロファイル
が非常に大きく影響することがわかりました。例えば、粒子の割合でいえば、ガラス組成が多すぎますとガスリークに至るようなクラックが生じやすく、逆にシリカ粒子の割合を増やしますと
融着シール材の機械的強度は大幅に向上しますが、他部材との界面における接着性に問題が生じやすくなります。
従いまして、ヒートサイクルに対してカギとなるパラメータを見いだすこと、それらのパラメータを最適化することが重要であり、それによってヒートサ
イクル耐久性に優れたガスシール材を得ることができました。

図1

開発したガラス/セラミックス複合ガスシール材の概要

さらに、これらの最適化を進めたところ、図2のように、室温から220℃/min
以上の急速昇温に対しても十分なガスシール性を保持できることがわかりました。従いまして、これらガラスとセラ
ミックとの複合化によって、SOFCの急速昇温起動に十分耐えられるガスシー
ル材を得ることができました。
この成果は独立行政法人新エネルギー・
産業技術総合開発機構（NEDO）「セラミッ
クリアクター開発」の委託事業の結果、得られたものです。
図2

急速昇温に対するガスシール耐久性評価の例

本研究成果は、７月８日（名古屋：名古屋国際会議場）及び７月１６日（東京：東京大学「武田ホール」）に開催した
ＪＦＣＣ２００９年度研究成果発表会にて報告いたしました。

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就任挨拶

Japan Fine Ceramics Center

新素材開発は日本の生きる道
財団法人ファインセラミックスセンター
専務理事 倉 剛進

本年７月にＪＦＣＣに着任しました倉です。よろしくお願いします。
ファインセラミックスとは、昭和５６年度に工業技術院で次世代産業基盤技術研究開発制度を創設し、新素材の中心として取り上げた時からの付き合いです。当時は、大プロと称して新規大型装置を開発する制度はありましたが、材料などの基礎技術を民間企業等が開発することを支援する制度はなく、大蔵省にファインセラミックスは従来の焼き物とは異なるもので、今後有望な新素材であると説明しました。新石器時代の到来とか宣伝してセラミックス包丁などのサンプルを提供しました。
当時の日本は、欧米から技術導入し安い人件費で競争力をつけているだけで、物真似で独創性がないと批判されていた時代でした。ところが、今や日本は、実質ＧＤＰでは中国の半分以下に落ち、名目でも世界第二位の経済大国とは言えなくなるようなところにあり、新興国から激しく追い上げを受けている状況です。アジア諸国では、工員の月給が５０００円程度のところもあり、並みの製品ではとても競争になりません。
新興国では、日本の機械類はすぐに同じ形のもので真似されてしまうのですが、使用する材料までは分析できない
せいか、同じ形ではあるが耐久性とかの性能は落ちてしまうようです。今後とも輸出依存にある程度頼らざるをえな
い我が国の特質を考えると、新素材の開発と知的財産権の確保が不可欠なことは疑いないものと思われます。
ＪＦＣＣには、最新の設備と優秀な研究者や技術者がそろっているため、最新の素材開発や評価などは、我が国の素材産業には大いに寄与するものと思っています。今後のＪＦＣＣの方向としては、これまでの実績を生かしてより自主的に事業収入を拡大する方策が不可欠になると予想されます。
８月に中小企業ものづくりで、営業活動を試したところ粉塵の粒径分布の測定依頼や改質樹脂の評価の引き合いをセラミックスとは関係ない会社からもらうことができ、ＪＦＣＣの技術力がまだ十分に知られていないようであり、最新の設備をどのように各種の産業に応用できるかをもっと提案できないだろうかと思っています。
ＪＦＣＣが新素材の開発・評価の拠点として今後も活躍できるように皆様とともに知恵を集め、提案活動を行い、受注の拡大になるよう努力したいと存じます。

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新入職員紹介

材料技術研究所

Japan Fine Ceramics Center

エンバイロンメンタル・マテリアル部
木下 久美子

2009年4月1日付けで嘱託採用頂きました木下久美子と申します。現在、材料技術研究所エンバイロンメンタル・マ
テリアル部に所属し、機能性材料表面の構造制御・特性評価に関する研究を、またエレクトロ・マテリアル部で進められている４探針ＳＰＭを用いた固相界面ダイナミクスの解明に携わっております。
学部・修士課程時代は原子工学科に所属し、放射性廃棄物地層処分の安全性に関する研究を行っていました。このよ
うに書きますと「？？？」と思われるかもしれませんが、地下を模擬した試料（粘土鉱物であるアルミナケイ酸塩を含水させたもの）における金属イオンの拡散について研究を行っておりました。
博士課程から触媒の世界に移り、北海道大学の触媒化学研究センターにおきまして、酸化物や燐化物単結晶の触媒
表面の構造観察やガス吸着表面の構造観察をＳＴＭ（走査トンネル顕微鏡）、ＬＥＥＤ（低速電子線回折）という装置を用いて行ってきました。原子力系から触媒へと分野は変わりましたが、無機材料に係わる研究を一貫して行ってきましたので、ＪＦＣＣでも無機材料開発に携われることをとても幸せに感じております。
北海道生まれの北海道育ちということで名古屋の夏はかなり警戒していましたが、今年は全国的な冷夏ということ
で命拾いをした感があります。これから秋〜冬と季節は変わりますが、名古屋の冬は風が冷たく、意外に寒いと聞きました。定期的な発酵飲料摂取会合にて体を内側から温めたいと思っておりますので、その節はよろしくお願い致します。

ナノ構造研究所 微構造・界面解析部
副主任研究員福永 啓一

平成21年4月1日付けで日本電子株式会社からの出向でナノ構造研究所、微構造・界面解析部に配属となりました福永啓一です。平成14年2月から平成17年3月まで微構造グループにポスドクとして所属しておりましたので、ちょうど3年ぶりに戻ってきたことになります。その間、沖縄科学技術研究基盤整備機構や九州地区ナノテクノロジー拠点ネットワークにてポスドクとして研究活動を行っておりましたが、本年4月から日本電子株式会社に就職し、ＪＦＣＣへの出向となりました。
すべてが懐かしいというわけではなく、ナノ構造研究所の設立や、電顕棟が建設されて新しい機器が導入されている等、わずか3年の間にいろいろ変わっていることに驚いております。
これまで、JFCCに所属していたときも含め、透過電子顕微鏡を用いた研究を行って参りました。出向期間中も新し
くＪＦＣＣに導入された収差補正走査透過型電子顕微鏡を用いた研究を行い、成果を出していこうと思っています。
今後とも、どうぞよろしくお願い申し上げます。

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JFCC の動き

Japan Fine Ceramics Center

人の動き
６月３０日付
出向元復帰
材料技術研究所
８月１日付
出向受入
材料技術研究所
嘱託採用
材料技術研究所

リライアブル・マテリアル部

河合孝文（中部電力（株））

リライアブル・マテリアル部

田邊一太郎（中部電力（株））

エレクトロ・マテリアル部

Wiff Verdugo Juan Paulo

表○彰

日本計算工学会「第１４回計算工学講演会 Best Paper Award賞」
受賞者： 桑原 彰秀、松永 克志（京都大学）、田中 功（JFCC 客員主管研究員・京都大学）
受賞題目 ： 「有限温度におけるセラミックスの熱力学諸量に関する第一原理計算」

事業案内
２００９年度賛助会員懇談会（特別・普通合同）を開催します
毎年、賛助会員相互の情報交換と交流の場として、賛助会員懇談会を開催しています。
今回は、研究所の最近のトピックスをご紹介し、ポスター展示も併設いたします。会員相互の交流に重点を置き、立食形式の懇談会を企画いたしました。当センターへのご要望、ご意見を交換するとともに、異業種交流の場を提供させていただく機会ともなります。
会員の皆様におかれましては、多くの方にご参加下さいますようご案内申し上げます。
日時
場所

2009年10月6日（火） 11:00〜12:40
名古屋国際会議場 １号館７階 展望レストラン「パステル」
名古屋市熱田区熱田西町１番１号
TEL 052-683-7711
http://www.ncvb.or.jp/ncc/
内容 11:00〜11:05 挨拶
理事長野嶋孝
11:05〜11:35 最近のトピックス・新技術の紹介
所長代理
安富 義幸
11:35〜12:40 昼食懇談・交流会
12:40
閉会
また、引き続き13：00から「ファインセラミックスシンポジウム2009」を開催します。
（同会場 1号館4階 141〜142会議室）
お問い合わせ先：（財）ファインセラミックスセンター

業務部
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TEL ０５２−８７１−３５００

事業案内Japan Fine Ceramics Center−2009年度先端技術基礎セミナー開催のご案内−「最先端の波の科学と材料科学への応用〜音波から電磁波の驚くべき性質といろいろな応用〜」
2009年度先端技術基礎セミナー開催をご案内いたします。第１、４、６講座終了後には、JFCC所内見学会も予定しております。是非ご参加くださいますようご案内申しあげます。
回

開催日時

内容

1

2009年11月 4日(水)13:30〜15:00

ソノケミストリーと材料科学〜超音波が創る特異な反応場〜

2009年11月20日(金)15:00〜16:30
会場：名古屋駅前
イノベーションハブ

高周波誘導加熱の基礎から応用

2009年12月10日(木)13:30〜15:00

レーザー加工の現状と今後の展開

2009年12月10日(木)15:10〜16:40

新しい光メモリー〜第４世代光ディスクを目指して〜

2009年12月22日(火)13:30〜15:00

近接場光による微細加工の質的変革

2

3

4

5

6

7

8

講師
（独）産業技術総合研究所
中部センター
所長

三留

秀人

氏

周一郎

氏

第一高周波工業（株）
技術統括部 技術部 技術開発室
宮田（株）レーザックス
専務取締役

テラヘルツ波の発生と多様な応用

2010年 1月14日(木)15:00〜16:30
会場：名古屋駅前
イノベーションハブ

光干渉断層映像法による生体内部の観測

2010年 2月 5日(金)18:00〜19:30
会場：愛知県陶磁器工業協同組合会議室

放射光を利用した自動車用材料の解析例

フェロー教授東京大学
大学院工学系研究科

井上

光輝

氏

電気系工学専攻

教授

大津

元一

氏

萩行

正憲

氏

豊彦

氏

与志木

氏

宇都宮大学
オプティクス教育研究センター
センター長

教授

矢田貝

（株）豊田中央研究所
分析・計測部部長

開催要項
催 ： 財団法人ファインセラミックスセンター
援 ： 名古屋市
員 ： 各回50名
場 ： 第1,3,4,5,6回 財団法人ファインセラミックスセンター研修室 http://www.jfcc.or.jp〒456-8587名古屋市熱田区六野二丁目４番１号
Tel : 052-871-3500
第2,7回 名古屋駅前イノベーションハブ会議室 http://www.ekimae-innova.jp/access.html〒450-0002名古屋市中村区名駅4-25-17三喜ビル７階
Tel ： 052-583-6454
第8回 愛知県陶磁器工業協同組合会議室 http://www.aitohko.com/〒489-0805瀬戸市陶原町1-8
Tel ： 0561-82-4151
参 加 費 ： 無料（ただし、賛助会員外の方は、資料代として１千円／１回）
申込方法 ： JFCCホームページ http://www.jfcc.or.jp
問合せ先 ：（財）ファインセラミックスセンター業務部
TEL : 052-871-3500
FAX :052-871-3599
E-mail : techsemi09@jfcc.or.jp

15

氏

大阪大学
レーザーエネルギー学研究センター
副センター長

主
後
定
会

和久

豊橋技術科学大学
電気・電子工学系教授

2009年12月22日(火)15:10〜16:40

三瓶

妹尾

事業案内

Japan Fine Ceramics Center

ファインセラミックスシンポジウム２００９開催のご案内「レアメタル資源の最新動向と将来展望〜資源の有効活用を推進するセラミックス技術〜」
第一線でご活躍の方々に、モノづくりに必要なレアメタル資源について、その資源の現状、回収・リサイクル、代替を中心にセラミックス技術がレアメタル資源の有効利用にどのような役割を果たしているのか、その最新動向と将来への展望などを交えて演者の視点から、わかりやすくご講演していただきます。多数の皆様がご参加下さいますようご案内申し上げます。

プログラム
13:00〜13:05
13:05〜14:05

14:05〜14:45
14:45〜15:00
15:00〜15:40

15:40〜16:20

開会挨拶
基調講演 「資源の有効活用を図ることが、モノづくり立国の基盤に」株式会社日経ＢＰ

講演 1

プロデューサー丸山

正明

氏

鉱物資源研究グループ長

渡辺

寧

氏

原田

幸明

氏

「レアメタル資源の動向と安定供給問題」
独立行政法人産業技術総合研究所

休憩
講演 2

「都市鉱山開発の可能性と課題」
独立行政法人物質・材料研究機構

講演 3「サステイナブル・モビリティを目指した資源活用
トヨタ自動車株式会社

講演 4
16:20〜17:00

元素戦略センター長−排ガス浄化触媒を中心に−」先端材料技術部

宮本

康司

所長代理

松原

秀彰

閉会挨拶

開催要項
主
後

催
援

：
：

日
場

時
所

：
：

定 員
参加料
申込み・
問合せ先

財団法人ファインセラミックスセンター（ＪＦＣＣ）
名古屋市

２００９年１０月６日（火）１３：００〜１７：０５
名古屋国際会議場 1号館4階 141〜142会議室 名古屋市熱田区熱田西町1番1号
TEL 052-683-7711
http://www.ncvb.or.jp/ncc/koutu/index.html
地下鉄 名城線 西高蔵駅または名港線 日比野駅より徒歩５分： ３００名（定員になり次第締切）： 無料（要申込）※ JFCCのホームページから直接申込みができます。
： （財）ファインセラミックスセンター 業務部
http://www.jfcc.or.jp〒456-8587 名古屋市熱田区六野二丁目４番１号
TEL:052-871-3500 FAX:052-871-3599 E-mail:fcsympo09@jfcc.or.jp

Japan Fine Ceramics Center
ＪＦＣＣニュース第９６号

発行日
発行所

氏

「稀少金属代替材料開発−超硬工具向けタングステン代替材料（サーメット）の開発−」
財団法人ファインセラミックスセンター 材料技術研究所

17:00〜17:05

部長

２００９年１０月１日（財）ファインセラミックスセンター〒４５６−８５８７ 名古屋市熱田区六野２−４−１
TEL （０５２）８７１−３５００（代） ホームページアドレス http://www.jfcc.or.jp

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