京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究の概要

　試料を含む水溶液（水相）を有機溶媒（有機相）と振り混ぜる溶媒抽出は、試料の分離・濃縮法の基本的な操作の一つです。本研究は、水相と有機相を２本の電極で挟み込み、両相間に電位をかけることによって、イオン性物質を電位制御で自在に抽出・逆抽出する方法を開発しました。水相と有機相を数十μmまで薄くしたことによって、１分以内にイオン性物質全量を抽出・逆抽出することができます。一方、イオン性物質の抽出・逆抽出にともなって電流が流れますので、これを積算した電荷量から抽出されたイオンの総量を直接見積もることができます。これは、検量線を必要としない定量法（絶対定量法）で、貴重な測定法となります。

■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

　西陣織をはじめとして装飾用の織物を織る際に、金糸･銀糸と呼ばれるアルミ等の金属を含んだ糸が数百年以上も前から使われています。そのような金属糸を織り込んだ導電性織物を用い、無線通信などに使用される高周波回路を構成することを提案します。織物を使った電子機器を構成することで、着られる／身に着けることのできる、いわゆるウェアラブルデバイスとなります。特長は曲げられることで、衣服の中に自然に組み入れることができます。なお、導電性をもつ布であれば、織物でも不織布でも構いません。電子機器の製作に日常の衣服と同様の素材を使用することが、IoT活用やボディエリアネットワークの可能性を広げます。

■研究の概要

　金属は、熱や電気を通すだけでなく、化学反応を促進させる作用（触媒効果）も持ち、現代の科学と産業には欠かすことのできない極めて重要な材料の1 つです。しかし、金属は固体です。そのため、有機化合物と比べると、大型の装置群や高温高真空を必要とし、遙かに加工しにくい欠点があります。本研究では、巨視的な大きさの金属には見られない、ナノスケールの金属に独自の性質を発見し、それを応用することによって、室温で金属を溶かす技術を開発しました。この技術を用いると、金属をあたかも普通の有機化合物と同じように、溶媒を用いて、簡単に加工することができます。私たちが提案する方法は、既存の有機材料や加工技術との相性も良く、特別な前処理も必要としないので、幅広い分野への波及を見込んでいます。

https://www.liaison.kit.ac.jp/liaison/db/c02/

■研究の概要

　動力伝達機構として用いられる機械要素の一つである歯車は、通常、ギヤボックス内で高速回転しているため、その状態を直接観測することは困難です。そのため、歯車対がかみ合う際の振動を計測・解析することで間接的に状態を観測することが行われてきました。しかしながら、機械の故障回避、適切なメンテナンス時期を判断するためには、歯車の"損傷の予兆を検知"することが重要であり、それを実現するためには歯車に直接状態量を監視するシステムを組み込む必要がありますが、市販されているひずみゲージ等のセンサを複雑な形状を有する歯車に貼付することは困難であり、また、高速回転する歯車からセンシングした値を取り出すことは簡単ではありません。
　そこで本研究では、複雑な形状を有する歯車等の機械要素の表面に、銀ナノ粒子を含有するインクを吹き付け、それを多軸のレーザー加工機によって焼結することで導電特性を持つ電気回路を印刷する技術を開発しました。この技術を利用して、歯車の状態、例えば、歯車歯元の応力を監視するセンサ、そしてセンサからの情報を無線で発信するためのアンテナを歯車の表面上に直接印刷することで、自らの状態を監視することが可能なスマートギヤの開発を行っています。