日本のマテリアル産業の発展をともに進める―産総研 MPI プラットフォーム―
国立研究開発法人産業技術総合研究所材料・化学領域連携推進室

1. はじめに石原

正統強化する技術」と考えることができる（図 1）．セラミックスの製造を例にすると，原材料から製品に至るまで日本のマテリアル産業が機能性材料などで高い国際に，原料の粉体をスラリーにしたりシートにしたり，シェアを持ち，今後も産業競争力を牽引していくことさらにそれを焼成して製品化するプロセスがある．そが期待されている中，内閣府の統合イノベーション戦のそれぞれのプロセスにおけるパラメータ（撹拌速度

略推進会議が 2021 年 4 月に策定したマテリアル革新や焼成温度など）と，それぞれの中間体の特性データ

1）

では，産学官がさらなる強固な連携を（粘性や焼結密度など）を関連付けて収集し，学習さ図り，大企業から中小企業が一体となって，多様化・せることにより最終的にトータルな製造プロセスの最複雑化が進むマテリアルに求められる要求に対して，適化やノウハウの強化が可能となり，企業の産業競争世界に先駆けた新しいマテリアル開発基盤を構築する

力強化につながる．

力強化戦略

ことが書き込まれた．世界的にマテリアルの開発競争

MPI プラットフォームでは，日本の国際競争力のが激化しており，日本企業の先端プロセス技術の開発

高い材料について先進触媒拠点（つくばセンター），やデータ駆動型研究開発による効率化・短期化，さらセラミックス・合金拠点（中部センター），有機・バにはマテリアル開発人材の育成などの取り組みが重要

イオ材料拠点（中国センター）を整備し，この 4 月かになってきている．経済産業省では製造プロセス技術ら運用を開始したところである．このプラットフォーのさらなる高度化を目指した研究開発力強化として，

ムでは，研究開発設備や人材に限りのある中小・ベン2020 年度補正事業としてオープンイノベーション拠

チャー企業を中心とした産業界に対して，拠点に整備

2）を掲げた．これを受けて産総研材料・した製造・評価装置群を活用した研究開発や人材育成

化学領域では，最先端の製造プロセス装置や評価・分を実施することで，開発技術の迅速な社会実装を支援

析装置群を 3 ヶ所の研究拠点に導入し，産業界に対しする．また，製造プロセスデータを収集し活用するたてマテリアル開発・実装に必要なプロセスデータの取めの基盤（設備やネットワーク）を拠点に整備し，企得，技術シーズ・人材育成に関わる機能を総合的に提業や国のプロジェクト等の研究開発で利用することで，供するマテリアル・プロセスイノベーション（MPI）

データによって製造プロセスを高度化する PI に関わプラットフォームを整備した．

る基盤技術を創出するものである．

点整備事業

2. MPI プラットフォーム

中小企業等への支援としては，企業が抱える例えばこれまでサイエンスとして取り扱われなかったプロセスの過程について，データを取得・解析し，製品化までの試行錯誤や擦り合わせを簡略化するための取り組みとして，プロセス・インフォマティックス（PI）が重要である．マテリアルズ・インフォマティックス（MI）を「材料予測から試作に至る新材料開発をデータ活用により加速させる技術」とすると，PI は「材料試作から工業的に利用可能な製造方法に至る開発をデータ活用により加速させ，各社が有するノウハウを

図1

マテリアルズ・インフォマティックスとプロセス・インフォマティックス© 日本セラミックス協会
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セラミックス57（2022）No. 6

「反応条件が分からない」，「目的の性能が出ない」といっ

・大幅セラミックスシート作製装置

た技術課題を，最先端の設備を活用して産総研研究者・低温焼結プロセス装置が技術コンサルティングや共同研究などの枠組みで研・高性能集束イオンビーム走査電子顕微鏡（FIB-SEM）

究開発を支援していく．さらに，相手先の許諾が得ら

装置

れた製造プロセスデータや材料特性データは，他社か中国センターには，環境低負荷な新しい有機材料のらは見られない状態で産総研内のサーバーに蓄積され，社会実装を目指して，各種原料の調製や樹脂やゴムとこれを機械学習や AI を活用して各種（前述のセラミッの複合化を可能とする分散・成型加工プロセス設備やクスの製造の場合，混合や焼成など）のプロセスモデ

部素材の構造と製品特性を紐づけるための分析・評価ルを構築していく．データを提供した企業は，モデル設備，これらを活用した地域の将来を担う自律的な技を使ってプロセスのシミュレーションを行うことによ術人材の育成を進める拠点を整備した．ここでは，ナり，ゼロから開発するのではなく短時間にプロセスのノセルロースを活用した高性能ゴム複合材の開発や，最適化を行うことが可能となる．

バイオ素材を用いた生分解性プラスチックの開発，多つくばセンターには，触媒調製や触媒性能評価のハ彩な原料や添加物（フィラー）の成型プロセス条件とイスループット化と機械学習を組み合わせ，触媒開発用途の探索などを行うことが可能である．のインフォマティックスや PI の統合プラットフォー【導入装置の一例】

ムを整備し，経験のない企業であってもデータ科学を・原料解繊装置活用した触媒プロセス開発と，その専門人材育成を一・4 軸混練押出機体的に行うことが可能な拠点を整備した．ここでは，カー・和周波発光分光・顕微鏡システム

ボンリサイクルによる芳香族化合物等の製造プロセス・3 次元 X 線顕微鏡開発やバイオマス原料からの基礎化学品の連続製造プロセスの開発などを行うことが可能である．

3. おわりに【導入装置の一例】

最先端の装置群と専門人材を核とした MPI プラッ・触媒自動合成装置

トフォームは，企業等の先端プロセス技術の開発支援，・迅速プロセス評価装置

さらにはデータ駆動型研究開発の導入による材料開発

・触媒物性評価装置の効率化や短期化を実現し，我が国のマテリアル関連・機能性化学品製造後段プロセスの ICM（Integrated企業の競争力強化，そして地域産業の活性化に貢献すContinuous Manufacturing）モジュールることを目指していく．

中部センターには，自動車や航空宇宙機器等のモビリティ用材料に利用されるセラミックスや合金等について，原料となる粉体合成から部素材に至るまでのプロセス全体を一気通貫で開発する機能を備えた拠点を文

献1） 内閣府：マテリアル革新力強化戦略，2021 年 4 月 27 日策定．
2） 経済産業省：令和 2 年度第 3 次補正予算の事業概要（PR資料），2021 年 1 月．

整備した．ここでは，3D 積層造形技術を用いた金型レスでの半導体製造装置用セラミックス複雑形状部材の開発や，製造にかかるエネルギーの大幅削減を実現するセラミックス低温焼結技術を用いた全固体電池などのエネルギーデバイス開発，そして極低酸素下における粉砕から焼結まで一貫したプロセスによる永久磁石の開発などを行うことが可能である．
【導入装置の一例】
・ナノ粒子フロー合成装置

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筆 者 紹 介
石原 正統（いしはら まさとう）2000 年に国立研究開発法人産業技術総合研究所の前身である工業技術院物質工学工業技術研究所に入所し，これまで気相成長法による硬質膜や二次元原子層膜などの薄膜材料開発に従事してきた．2021 年 5 月から企業との連携業務や MPI プラットフォームの立案・運営などを担当．同所材料・化学領域連携推進室 室長 博士（工学）．
［連絡先］ 〒 305-8560 茨城県つくば市梅園 1-1-1 中央第 1
国立研究開発法人産業技術総合研究所 材料・化学領域 連携推進室
E-mail：M-MPI-ml@aist.go.jp429