REPORT【 調 査 レポート 】

先端産業創造プロジェクト

第４回 「ナノカーボン」
ぶぎん地域経済研究所 調査事業部 次長兼主任研究員

藤坂浩司

先端産業創造プロジェクト・レポートの第 4 回は「ナノカーボン」
を取り上げる。ナノカーボンは、軽量で熱や電気の伝導率が高いことから幅広い用途での活用が期待され、現在、官民を挙げてナノカーボン材料と製品化に取り組んでいる。本稿では、わが国のナノカーボン産業の概況を示し、次に本県のナノカーボンに関連する動向についてまとめる。最後に、今後の産業としての発展の課題について述べる。

応用（表2）などが期待されている。このよ

夢の炭素物質“ナノカーボン”

うな特性から幅広い産業分野への適応が期待されており、各物質の特性に応じて、種々のナノカーボンは炭素物質の総称で、直径が機能性材料としての応用展開、製品開発が進ナノメートル（1nmは10億分の1m）と微んでいく。

細サイズの分子で、その形状や構造によっ中でも我が国に最も馴染みがあり用途開発て、 カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ（CNT）、 グ ラフェン、フラーレンなどに分類（表1）されている。

が期待されているのがカーボンナノチューブ（以下CNT）であろう。CNTは、日本人研究1985年にフラーレンが発見されて以降、CNT、グラフェンなどの形態が順次、発見されてきた。ナノカーボンは高強度で軽量なことから航空・宇宙分野における構造部材への応用、熱や電気の伝導率が高いことから導電性材料、放熱材料として半導体や医療、生者が発見した炭素物質で鉄よりも軽くて強い素材である。
「カーボン（Carbon）＝炭素」「ナノ（Nano）＝ナノメートル（nm）」「チューブ（tube）＝円筒」を掛け合わせた造語で、1991年に本県出身で名城大学の飯島澄男終身教授が発見したことで知られている。

物分野への応用、また高速トランジスタへの■表 1

CNTは単層と多層に分けられ、複数層のも の を 多 層CNT、ナノカーボン材料の種類と世界市場規模など
名称

発見年

2013 年
市場規模

2030 年
市場予測

カーボンナノチューブ

199132 億円

600 億円

グラフェン

2004

13 億円

1,000 億円

フラーレン

1985

29 億円

70 億円

1層のものを単層記

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CNTは、 重 さ が アルミニウムの約半

2010 年

ノーベル物理学賞受賞
1996 年
ノーベル化学賞受賞

NEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）資料などを元に当研究所で作成

12CNTと 呼 ぶ。 単 層分であるのに対して、強度は鉄の20倍、 熱 伝 導 率 は 銅の 5 倍 以 上 あ り、多層CNTも熱伝導率が銅の10倍以上あることが分かっている。このように
CNTは 熱 伝 導 率 が 高 い分、発熱量を抑えることが で き る た め、 例 え ば、高密度化によって熱をより多量に発する半導体の材料への適用が期待されている。

■表 2

ナノカーボン材料の応用先と世界市場予測2013 年
市場規模

2030 年
市場予測

適用が期待されるナノ炭素材料

自動車用ケーブル

24,500 億円

48,000 億円

ＣＮＴ

ＰＡＮ系炭素繊維

1,344 億円

3,200 億円

ＣＮＴ

ゴム・樹脂複合580 億円

2,980 億円

ＣＮＴ

圧力センサー

2,928 億円

10,800 億円

グラフェン

応用先

政府の取り組み

透明導電性フィルム

994 億円

1,500 億円

グラフェン

わが国では内閣府の総ＲＦトランジスタ

14,600 億円

41,000 億円

ＣＮＴ・グラフェン

電気二重層キャパシタ

168 億円

2,000 億円

ＣＮＴ・グラフェン

ＬｉＢ負極材480 億円

1,180 億円

ＣＮＴ・グラフェン

合科学技術会議が2006年3月に策定した「分野別推進戦略」で、科学技術の戦略的重点化として、「ライNEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）資料などを元に当研究所で作成

フサイエンス」、「情報通信」、「環境」、「ナノテクノロジー・材料」を重点推進4分野に決めた。その中でCNTのエレクトロニクス方面への応用が示された。その後、科学技術イノベーション立国を目指して、「科学技術イノベーション総合戦略2014」を閣議決定した。その中では、ナノテクノロ
ジー・材料分野の研究について政策課題の解決を支える分野横断技術とし、産業競争力強化策を実現するためのコアを組み合わせて新たな材料資源を開発する「低炭素社会を実現するナノ炭素材料実用化プロジェクト」をスタートしナノカーボンの実用化を推進している。一方、独立行政法人
産業技術総合研究所は2015年4月にCNT産業の創出を目的に「ナノチューブ実用化研究センター」を設立した。これまでにCNT塗料の開発など研究成果を出している。

技術としてナノカーボンをその1つに示した。
また、経済産業省の外郭組織である新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）では1998年からCNTの 実 用 化 研 究 に 着 手し、この間、産業化への取り組みを進めてきている。
ま た、2010年 か ら は ナ ノ
カーボン材料と既存の材料

写真１

ナノカーボン素材（カーボンインク）を使った電子カイロ

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13■表 3

埼玉県のナノカーボン先端技術交流会の開催日と参加企業、参加者数の推移

本県の取り組み
本県ではナノカーボンに関連する企業の県

開催回

開催日

参加企業数 ／ 参加者数

第１回

2014 年 4 月 16 日

104 社 ／ 137 人

第２回

7 月 18 日

49 社 ／ 65 人

第３回

10 月 23 日

52 社 ／ 64 人

第４回

2015 年 2 月 9 日

50 社 ／ 68 人

第５回

5 月 11 日

71 社 ／ 116 人

第６回

9月1日

58 社 ／ 84 人

第７回

11 月 16 日

50 社 ／ 68 人

第８回

2016 年 2 月 15 日

61 社 ／ 91 人

第９回

9 月 12 日

51 人

第 10回

11 月 9 日

38 人

している。開催回数は2017年8月までに計第 11回

2017 年 3 月 24 日

25 人

12回に及び、参加者（表3）は累計で８６

第 12回

8月1日

54 人

内集積を目指して、材料開発への助成制度やナノカーボン製品の実用化技術の開発を後押ししている。取り組みでは、県内の中小企業への技術指導や相談を受ける目的で、2014年4月、さいたま市中央区に「埼玉ナノカーボンセンター」を開設した。同センターは2015年5月に「先端産業支援センター埼玉」に集約され、現在3人のアドバイザーが相談対応に当たっている。
また、ナノカーボンに関する県内外の企業の情報交換の場として、2014年4月から「ナノカーボン先端技術交流会」を連続的に開催１人に及ぶ。開催当初と比較して参加者数が埼玉県先端産業課資料に基づき作成■表 4

ナノカーボン新技術・製品化開発補助金
採択企業名

礎電線 （ 株 ）（ 株 ）樫の木製作所
平成
29 （ 株 ）ケー・エス・ティー
年度
東レエンジニアリング （ 株 ）所在地

採択企業・テーマ一覧
開発テーマ

吉川市

モータ・コイル用カーボンナノチューブ（CNT ）エナメル被覆電線の開発

越谷市

耐候性、耐熱性、省エネに優れた農・工業用 CNT フィルム・ヒーターの量産開発

八潮市

接着剤機能を併せ持つナノファイバーフィルタ濾材の開発

東京都中央区 フラーレン被覆炭素繊維を用いた３D プリンタ用造形材の開発（ 株 ）都ローラー工業

川口市

Diamond-Like Carbon 薄膜の再コーティング技術の開発

サーパス工業 （ 株 ）行田市

電子材料関連プロセス用帯電防止 CNT 添加フッ素樹脂加工製品の開発

平
さいたま市
成 サイデン化学 （ 株 ）28
年 （ 株 ）先端力学シミュレーション研究所 和光市
度

平
成
27
年度

減少傾向にあるが、これは開催テーマに応じ超臨界ナノ粒子技術によるナノマテリアル化水系接着剤・塗料材料の開発
フラーレン分散型接着剤を活用した高耐久性 CFRP 接合技術開発

ビタミン C60 バイオリサーチ（ 株 ）

川口市

フラーレンを用いた新規紫外線防御剤及び毛髪保護剤の製品開発

サイバーレーザー （ 株 ）和光市

ナノカーボン非線形光変調器を搭載した超短パルスシーダー光源の製品化

杉田電線 （ 株 ）さいたま市

超軽量カーボンナノチューブ電線の巻取技術の工業化

ナノサミット （ 株 ）川口市

CNT（カーボンナノチューブ ）透明導電インクの量産化技術開発

FLOX（ 株 ）和光市

高温多湿に対応した高安定性フラーレン分散型瞬間接着剤の開発（ 株 ）ユーテック

八潮市

フラーレンを原料としたプラズマ CVD 法によるカーボン超薄膜のコーティング技術及び装置開発
埼玉県先端産業課資料に基づき作成

14

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REPORT【 調査レポート 】て対象にバラつきがある事と、回数を重ねることで実際にナノカーボンをビジネスとして取り組みたい企業に収れんされてきたと考えられる。また県では、先端産業創造プロジェ
クトで定めた重点5 分野に関わる新製品、新技術開発に取り組む企業に補助金を交付する事業を開始している。ナノカーボン分野では1件あたり2,000万円を上限に助成する事
業を2015年から行い、これまでに14社（表4）が助成を受けているが、補助金を活用してすでに製品化の開発に目途を付けた事例も出てきている。その他には、新素材の開発を目的として1社あたり50万円（2017年度は100万円）の補助金を設定している。
次に県内企業の取組み事例として採択企業の事例を紹介する。

写真２ 「nanotech2018」に出展■杉田電線株式会社（さいたま市岩槻区）- 平成27年度採択企業 -ン基板上に芝生のように垂直成長したCNT

杉田電線株式会社は、2018年に創業65年をヤーンにして紡ぎだすもので、同社が長年を迎える電線メーカーだが、2015年に新規築いてきた電線製造技術を応用して行う。協事業としてCNTの開発に着手した。同年春

力会社と共にCNT合成装置とプロセス開発に、埼玉県産業振興公社の紹介で信州大学のを行い、国や県の補助金も活用して約3年間鶴岡秀志教授の紹介を受けて岡山大学との共をかけて試作品の開発及びCNT量産技術の同研究を開始した。同社は長年の電線生産か開発に成功した。これにより同社は事業の本ら、CNTに応用できる技術の蓄積はあった格化を目指して、CNTの量産設備を導入しものの、電線とCNTでは基本的な製造技術ていく。

が異なり、杉田社長は研究開始を決めるまで同社の技術は、他社が扱っていない高純度何度も岡山大学に足を運んだ。また、社内に2層CNT合成方式を採用している。金属不たまたま大学時代にCNTを研究した社員が純物が検出限界以下でCNTの直径と長さがいたことも研究を後押しした。

揃っている高純度CNTを安価に製造する技

共同研究は、鶴岡教授をはじめ、岡山大学術だが、1,000メートル以上のヤーンを巻きの林靖彦教授、東京工業大学の松本英俊准教取ることができる世界初の長尺CNTヤーン授の3人と杉田電線でチームワークを組み、の紡績を可能にしている。ヤーンの直径は平岡山大学の垂直成長したCNTからの乾式紡均35マイクロメートル（1マイクロは100績技術を導入して、合成から紡績まで一貫し万分の1メートル）で、銅と比較して90％て高純度で均質なCNTヤーン（糸）を製造以上の軽量化が可能で、プレス加工で使えるすることを目的に行った。研究では、シリコ

CNTクロスなど自動車関連の部品材料へのぶぎんレポート No.219

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15利用も期待される。杉田電線では実用化第1弾として、伸縮繊維と一緒にCNTヤーンを織り込んでテープ状にした「スギクロセンサーテープ（SS-T01）」を開発した。軽量で柔軟な形状にできることから高速応答センサーへの利用が期待されている。すでにサンプル出荷を進めていて、量産化に弾みをつけたい。
CNTヤーンは導電性や応答性が高く、センサーとして円滑な動作を実現することができるのが特徴で、今後のビジネスとしては、ロボットハンドに搭載する高精度な触覚センサー、人工筋肉などへの利用も想定する。軽量化ニーズが高い自動車用ワイヤハーネス（組み電線）への応用も可能だ。例えば人工筋肉への応用では、今後、市場の拡大が見込まれるヒト型ロボットの表情を容易に作れるようになる。同社には国内に加えて海外からの問い合わせ、引き合いも寄せられており、量産

写真３

ナノサミット株式会社が開発した「洗える導電性繊維と布」

体制が整い次第、生産に着手する考えだ。
同社にとっては全くの新しいCNTビジネ
スとなるが、杉田社長は「CNTの用途は無限大。今後、私たちが予期していない応用商せて金属に替わる導電性インクの開発に取り品をお客様が開発してくれることもあるだろ組んでいる。

う。その時、私たちはお客様のニーズにあっこの技術はCNTの表面処理技術が基礎にた商品を提供していきたい。」と強調する。

なっている。炭素の糸が分散化した際、絡み■ナノサミット株式会社（川口市）- 平成27年度採択企業 -16

合わず均一にほぐすのが特徴で、導電性インクの量産化が確立されれば、既存の印刷技術を使って低コストで様々なモノにインクを塗

ナノサミット株式会社は、CNT、ナノセ布できるようになる。CNTインクは様々なルロースなどのナノ材料の実用化開発を目指用途に利用できる機能を有しており、例えす目的で2009年10月に北海道大学のインば、樹脂に混ぜて使えば、強度を増すことがキュベーションセンターで会社を立ち上げでき、導電性も帯びることから新素材の樹脂た。同社は、北大でナノ材料の研究に取り組を作り出すことができる。

んでいた古月文志教授（現・東京大学特任教

同社は北大の特許を元に独自に実験を繰り授）が開発したCNTの分散を安価で大量に返す中、埼玉県が先端産業を支援する動きを生産する技術に着目、北大が所有する特許を知 り、 埼 玉 県 産 業 技 術 総 合 セ ン タ ー

活用してCNTの粉末を液体の中で分散化さ（SAITEC）内の研究室に本社を移した。当

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REPORT【 調査レポート 】

時、わが国では単層のＣＮＴについて分散技術が確立されていなかったことに着目し、同社は2015年に県に補助金申請を行い、試験レベルで分散技術の量産化を確立するための設備をSAITECに導入した。これにより同社
は、2016年2月末までに量産化に目途をつ

ナノサミットは今後も継続的に事業が成長すると判断、2019年中には県内外を念頭に別の場所に生産拠点を作る方向で検討している。
■株式会社樫の木製作所（越谷市）- 平成29年度採択企業 株式会社樫の木製作所は国内外の電線会社けた。
同社は現在、導電性インクを素材にしたアを主要な取引先とする企業で、高度情報化社プリケーションの開発に力を入れている。そ会に必要な超高周波電送ケーブルなどの素材の１つが、導電性のある糸（ヤーン）の開発を開発している。

だ。東京大学の坂田一郎教授研究室との共同

情報化社会が進展していく中で、線材に求研究で、CNTを糸に練り込んだ「洗える導められるニーズは、より多くの情報を、より電性繊維」を2017年に開発に成功した。こ早く信号処理することだが、大隈浩社長はの繊維を使って洋服などを編めば、心拍など「材料と高速伝達をうまくマッチングさせる

人間の体調を意識せずにバイタルセンサーをことにより、ロスなく長距離にデジタル信号通じて測定することが可能になる。近年、バを電送する材料の開発が求められている」とイタルセンサーは手首で脈拍を計測する腕時説明する。

計タイプの製品が普及しているが、心臓に近昨今はケーブルを「より細く、小さく、軽い場所で、身に着けていることを気にせずに量化」と云う信号電送特性の確保には相反すより正確に測定できるメリットが得られる。

る特性ニーズであり、ケーブル素材・材料へ導電性のある繊維は、糸の中にCNTを練りより高度な特性を要求されている。

込んでいるため、糸そのものが導電性を持

同社がナノカーボンビジネスに参入したの

ち、洗濯しても物質の機能が劣化しにくい。

は2016年夏だが、契機となったのは株式会

また2017年12月、この導電性のインクを社ナノサミットから、ポリエルテルフィルム利用した初の一般消費者向け商品として、電にカーボンナノチューブ（CNT）インクを子 カ イ ロ「 ス ピ ー ド ウ ォ ー マ ー」 が塗布する話が寄せられたことだ。当初、注文TMNLUCIA（越谷市）から発売された。の話を聞いた時点では、CNTビジネスにつCNTインクを樫の木製作所（越谷市）に依いて大隈社長は「全く興味はなかった」と話頼して薄いフィルム上にコーティング加工しすが、最終的にCNT、グラフェンの分散化た素材で開発されたもので、モバイルバッテ技術及びコーティング技術の確立により導電リーからUSB経由で電源を取り、くり返し性の高いCNTフィルムの製造が可能となり、利用できる電子カイロだ。使い捨てカイロに電気抵抗を減らすことで情報伝達のロスを減比べて20倍以上の早さで温まる。さらにはらせると考えた。イメージしたのは「超電導」

NEDOのプロジェクトに参画したミズノ株だ。電気抵抗は、流れている電流エネルギー式会社に協力する形で、CNTの表面処理技が熱になり逃げることでエネルギーの損失を術を提供、現在、炭素繊維強化プラスチック発生させてしまうが、超電導は熱の発生もエ（CFRP）と複合化したゴルフクラブの製品ネルギーロスも起きないとされている。

化を目指している。

理論上は抵抗値がゼロになるとされるが、同

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型CNTと金属型CNTへの分離、そしてそれらをフィルムへコーティングするCNT関連の本格的な量産を目指している。さらには、今後の増産体制を念頭にさらに大規模の生産拠点を作るための用地獲得を県内外で目指している。

今後の課題とまとめ
ナノカーボンは高強度、軽量、導電率の高さという優れた材料特性から夢
写真４株式会社樫の木製作所が開発した「透明ヒーター」の新素材として官民を挙げて産業化への取り組みが進められてきた。近年ではその機能性を生かした用途開発も広が18

社はこの画期的なCNTフィルムでその実現りを見せ始めている。今後は、本格的な製品を目指している。

開発、量産へと期待が膨らむが、ビジネスの2017年にナノサミットから単層、多層の収益性や製品信頼性の視点から、どのようなCNTに関する分散液の技術を導入し、同年、分野が継続的な成長市場となるのか、判明に小規模な研究室を工場内に建てた。それによはさらに時間を要するかもしれない。

り分散液の量産が可能になった。同年11月

本県においても、ナノカーボンの将来性にには、半導体型CNTと金属型CNTを分離す着眼して、研究、開発に取り組み始める企業

る技術を茨城県内の企業から独占使用権を購が出始めているが、そのほとんどの企業が中入して試作プラントを作った。1枚単位のグ堅・中小、ベンチャー企業である。

ラフェンと金属型CNTを均一分散し、特殊ナノカーボンの利用途としては、半導体材

コ ー テ ィ ン グ 加 工 す る こ と で、 超 低 抵 抗料や電線素材、航空機部品の素材などが既にCNTフィルムの量産を目指している。

活用され、その効果は認められれているが、現在までに開発したフィルムの中には最小いずれも市場規模が大きい分、求められる投幅0.6ミリメートル、厚さ2.5マイクロメー

資額も大きくなり、中堅・中小企業の市場参トル（1マイクロは100万分の1メートル）入は容易ではない。そのため、中堅・中小企と云うものも有り、糸の様に巻いてテープ状業はナノカーボン自体の素材特性の強みを生に加工させる特殊な技術も有る。

かした付加価値の高い原料開発など、より市

樫の木製作所はCNTフィルムの開発では、場の川上で独自色を出すことや、マーケティ

自社で最終製品を作る計画はなく、あくまングの視点を持ちながら、コンシューマー向でも中間材としての材料開発に特化して進めけにこれまでにないオリジナリティの高い製ていく考えを持っている。当面の計画では、品開発の探索も面白いかもしれない。県が主投資額2億円をかけて越谷市内に新工場を建催するナノカーボン先端技術交流会などを積設、2018年秋から単層・多層CNT及びグラ極的に利用するなどしてビジネス機会の拡大

フェンの分散液、更には単層CNTの半導体が求められる。

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