京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究の概要

　空気や水など透明流体の速度分布を可視化計測するためには、流れに追従する小さな異物（トレーサ）の動きを捉える必要があります。しかし、液体と無数の粒子から構成される粒子懸濁液は、異物として粒子を含むため、連続相と分散相それぞれの速度を計測するためには、トレーサの動きと粒子の動きを正確に分離する必要があります。我々の研究では、不可逆的な光化学反応による蛍光退光現象を応用し、分子レベルのタグを空間中に設置しました。任意の場所と時間でタグを設置できるため、計測の要求に合わせてタグの設置をアレンジできます。計測対象に合わせて、タグを自在に操り、速度を可視化することで、複雑な流動現象の理解に繋がります。

■研究の概要

　色釉は、通常、釉、遷移金属酸化物、酸化鉛からなります。酸化鉛は、遷移金属酸化物を多く溶かす、発色を良くする、釉の融点を下げるなどのはたらきがあり色釉の特性を向上させますが、近年鉛の使用規制の観点から、無鉛色釉の開発が強く望まれています。その一つの方法として、セラミック顔料を利用した無鉛色釉があります。これは顔料が釉中に分散して着色しますが、顔料が釉に溶け込み消色するという問題が指摘されています。
　そこで、釉中での顔料の挙動を調べ、セラミック顔料で得られる色の可能性を検討することを目的に研究を行っています。

■研究の概要

　無機素材（金属酸化物）の表面修飾は、ハイブリッド材料の創出のみならず、これらの素材に新規の表面機能性を付与する上でも大変有用です。さらに、素材と媒体との界面特性を制御できるため、例えば幅広い媒体（マトリックス）への分散性の向上にも役立ちます。具体的には、TiO2、SiO2、Fe3O4などに代表される各種金属酸化物をシランカップリング化合物や、新規に設計したホスホン酸化合物で修飾したのち、表面開始リビングラジカル重合を用いてグラフトポリマー鎖で修飾します。グラフトポリマーには種々の機能基を側鎖に担持することが可能であるとともに、精密重合の特長を活かして多成分系のブロックコポリマー型のグラフト鎖で表面修飾したり、化学的･物理的外部刺激に応答して表面特性が大きく変化するような材料を設計したりすることが可能となります。

■研究の概要

　精密ラジカル重合の一つである可逆的付加開裂連鎖移動機構に基づくRAFT重合は、対象モノマーが広範囲であることや、極性溶媒中での重合など幅広い重合条件下において構造の明確なポリマーの精密合成が可能です。また、原子移動ラジカル重合（ATRP）とは異なり遷移金属触媒痕が生成物に残存することがないため、電子材料やバイオメディカル分野での利用に有効であると期待されます。一方、二種以上のモノマーのone-pot重合で得た共重合体においては、組成にバラツキがあると、組成の偏りによって溶解特性が異なるなど、実用的な観点からも問題が生じる場合があるため、組成が均一でかつ分子量分布の狭い多成分系共重合体の合成が重要です。本研究では、RAFT重合による組成均一共重合体の合成を目的としています。さらに、RAFT重合で得たポリマーは末端に連鎖移動剤であるRAFT剤の残基を有しているため、この官能基変換によって新たな末端官能性ポリマーを創出できると期待されます。

■研究の概要

　ミクロンサイズのフィラー懸濁液やカーボンブラック分散液などを、試料を薄めずに"そのままの状態"で解析可能です。これまで分散安定性の解析には、動的光散乱法やレーザー回折法が用いられてきましたが、乳濁試料や着色試料は光が透過しないという問題がありました。我々は、高周波の超音波を用いた高速解析技術「動的超音波散乱法」を開発し、微粒子分散液に対する多彩な構造・ダイナミクス解析を可能としました。

■研究の概要

　新しい技術や製品を生み出すための異業種間のコラボレーションに関心が集まっています。地理的・時間的に分散した専門家たちが情報通信技術を活用しながら、インタラクティブに協働するためのリアル／バーチャルな環境づくりをお手伝いします。
　多くの専門家の能力を引き出して、リアルスペース（遠隔コラボレーションルーム）／バーチャルスペース（Webシステム）上で結合し知的な価値を創りだすための環境を研究・開発しています。

■研究の概要

　カーボンナノチューブ（CNT）をポリプロピレンに混合した材料は、充填量に応じて導電性を発現します。試料作製方法を少し変更すると、導電性が大きく変化することがわかっています。SEM写真で白い点がCNTの断面でです。導電性が異なっても、CNTの分散の違いは目視ではわかりません。

　解析の結果、CNTの充填量が変化してもエントロピーは変化しないことがわかりました。パーコレーション転移における指数則に基づいて解析を行いました。パーコレーション閾値φcはエントロピーの関数であることがわかりました。こうした事実から作成した導電性に関する経験式（エントロピーと充填量の関数）は、実験結果を広い範囲で再現しました。

■研究の概要

生物試料の場合、乾燥の防止や内部組織の固定の目的で、低温環境での測定が欠かせません。我々が研究開発しているX線CT装置は、非常に小型です。500mm(W) x 400mm(D) x600mm(H)であり、小型の真空オーブン程度のサイズです。そのため、少し大きな冷蔵庫に収めることができます。そこで、X線CT装置を冷凍庫内に設置し、低温での観察実験を行いました。
■生体試料の観察に適しています！
デモンストレーションとして、食肉の観察を行い、脂肪の分散の三次元可視化を行いました。図は凍結X線CTによって得られた食肉（国産和牛・肩ロース）の断面像です。
明るい部位は筋肉で、暗い部位は脂肪です。筋肉の繊維に沿って「さし」が入っていることが一目瞭然です。拡大図では、筋肉の繊維や脂肪細胞が判別できます。

■研究の概要

　高分子複合材料は基材となる高分子に充填材（フィラー）混ぜることで性能向上した材料です。フィラーの種類だけではなく、フィラーの分散状態でも、性能が変化することが知られています。そのため、分散状態を制御して性能を最大化するという研究が多く行われます。
しかしながら、分散状態を比較するのは、極めて難しいです。

■研究の概要

　固体高分子形燃料電池(PEFC)は、次世代の自動車用動力源や定置型分散電源として普及が期待されています。しかしながら、PEFCセルの内部で生じている基本的な反応メ力ニズムや物質移動現象は十分明らかにされておらず、燃料電池の高性能化を実現させるためには、これらの内部現象を把握するための新しい計測評価技術の確立が必要不可欠です。本研究では、PEFCセル内部における物質(水素、酸素、水)の輸送現象を解明するための可視化計測手法の開発を行っています。

■研究の概要

　ナノ粒子は、媒体中に分散され、デバイス化・材料化には、微細間隙中への注入、薄層フィルム成形等の加工工程、さらには固定化工程を経ます。従って、ナノ粒子の媒体中における分散、配列・配向の計測・制御、及び、固定化が極めて重要です。そのような観点から、ナノ粒子複合系における高次構造形成過程のモニタリング手法を開発し、その手法を活用してナノ粒子複合系の高次構造の制御を検討しています。ナノ粒子として、酸化チタン、フラーレン、カーボンナノチューブ等を検討しています。また、有機材料から無機材料、金属材料まで広範囲にわたる検討が可能です。

■研究の概要

　提案技術は、VR設計（CAD/CAE/CAM）との集約が可能なホログラフィ法を用いたラピッドプロトタイピング(RP)モデルの時系列3次元応力場計測システムです。本計測システムは、3次元CADデータを基にCAM出力されたプログラムで、RPマシンを用いてトレーサが透明樹脂に分散するRPモデルを作成します。作成したモデルをホログラフィ法により時系列3次元応力場計測を実施します。得られた実験結果は設計システムへフィードバックを行い、高効率な設計開発環境を実現します。

https://www.liaison.kit.ac.jp/liaison/db/c05/

■研究の概要

　携帯電話の基地局には、多数の送信アンテナが実装されつつあります。一方、携帯端末では小型化や省電力化の観点から多数の受信アンテナを実装することが困難です。そこで、近傍にある少数受信アンテナの携帯端末や簡易中継局からそれぞれの受信信号波形データを共有することで、多数の送信アンテナから同時送信される空間分割多重信号を復号する分散共同干渉キャンセラを提案しています。このとき、受信信号波形データの共有は、近距離無線通信用のミリ波インタフェースを活用します。広帯域のミリ波帯を利用することで、スループットおよびデータ信頼性の向上が可能です。また、分散共同干渉キャンセラは閉ループ系の制御を必要としませんので、分散型のマルチユーザMIMO受信システムの複雑さを低減することができます。