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月刊エコインダストリー 2005年10月号

特集:環境に優しい熱電変換材料の最新技術

商品コード: E0510

  • 発行日: 2005年9月26日
  • 価格(税込): 4,320 円
  • 体裁: B5判
  • ISBNコード: 1342-3037

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目次

特集:環境に優しい熱電変換材料の最新技術

熱電変換材料の最新動向
梶川武信(湘南工科大学 学長)

 熱電変換材料は近年多くのブレークスルーが見いだされ、無次元性能指数が1をはるかに超える高性能化が達成され始めている。熱電変換国際会議の最近の動向をもとにトピックスを紹介するとともに、材料開発のアプローチを解説し、その材料革新のキーワードがナノストラクチャーであることを事例を交えて解説した。

【目次】
1. はじめに
2. 熱電変換材料の指標と高性能化へのアプローチ
3. 材料革新のKey
4. むすびと展望


新しい熱電変換材料としての金属酸化物―層状コバルト酸化物を中心に―
大瀧倫卓(九州大学大学院 総合理工学研究院 物質科学部門 助教授)

 広く分散した廃熱などの未利用熱エネルギーを活用できる熱電変換は、出力電力が温度差の2乗に比例するため、高温大気中で安定な金属酸化物熱電材料が注目されている。なかでもコバルト酸ナトリウムに代表される層状酸化物は、キャリアが伝導する2次元経路とフォノンを散乱させる絶縁層が空間的に分離しているという点で本質的にきわめて有利であり、いわば第3世代の熱電材料といえる。本稿では、熱電変換の新たな局面を開く可能性が注目されている層状酸化物系熱電材料について、その最新の研究状況を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 新しい熱電材料としての金属酸化物
3. 層状コバルト酸化物の結晶構造
4. 熱電材料としての層状コバルト酸化物の研究状況
5. おわりに


クラスレート、遷移金属シリサイド
赤井光治(山口大学 メディア基盤センター 助教授)
古賀健治(山口大学 ベンチャービジネスラボラトリー 研究員)
松浦満(山口大学 工学部 機能材料工学科 教授)

 資源的に豊富、安価で毒性のない原子を用いる熱電材料の活用は、地球環境への負荷も小さい。その代表的な新規物質で高性能化へ期待が大きいIV族クラスレート材料と、最近高性能化と熱電素子作製の研究も進められている遷移金属シリサイド材料について、熱電特性の状況、そのポテンシャルなどについて概説する。

【目次】
1. はじめに
2. クラスレート化合物
2.1 クラスレートとは
2.2 熱電材料としてのクラスレート系化合物の現状
3. 遷移金属シリサイド系
3.1 高マンガンシリサイドMnSix系
3.2 マグネシウムシリサイドMg2Si
3.3 遷移金属シリサイド活用の熱電素子
4. おわりに


Zn4Sb3高性能熱電変換素子
藤井一宏(宇部興産(株) 研究開発本部 宇部研究所 主席研究員・グループリーダー)

 従来機械的強度に問題があるとされていたβ-Zn4Sb3の、作製プロセスを改良することにより、6.25g/cm3の高密度化を達成し、実用材料のBi-Te系材料をしのぐ3点曲げ強度64MPaを得た。また、熱電特性も無次元性能指数で従来の特性値を上回るZT=1.6を達成した。さらに、特定の元素添加により、パワーファクターの飛躍的な向上を達成した。この特性向上は、材料のもつ特殊な微細構造に由来する選択散乱機構によるものと推測した。このβ-Zn4Sb3をp型素子とし、n型にはCo-Sb系材料を用いた中温度領域用モジュールを試作し、250~450℃の温度差で変換効率4.5%を達成した。

【目次】
1. はじめに
2. Zn-Sb系材料の高性能化
2.1 実験方法
2.2 実験結果および考察
3. p型Zn-Sb材料のさらなる高性能化
4. 素子・モジュール化の試み
5. おわりに


Al系準結晶合金と準結晶薄膜の熱電特性
桐原和大((独)産業技術総合研究所 界面ナノアーキテクトニクス研究センター 高密度界面ナノ構造チーム 研究員)

 本稿では、Al系準結晶合金の熱電変換材料としての可能性と問題点を述べ、その中からAlPdRe系準結晶合金について、筆者らによる薄膜合成とその熱電変換特性に関する研究の成果を紹介する。主に均質な薄膜試料作製の結果により、バルクAlPdRe準結晶試料より高い性能指数が得られた成果を中心に説明する。

【目次】
1. はじめに
2. 準結晶合金とその熱電特性
3. AlPdRe準結晶薄膜の熱電特性評価
3.1 薄膜作製
3.2 熱電特性評価
4. おわりに


ハーフホイスラー化合物の熱電特性
山中伸介(大阪大学大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 教授)
黒崎健(大阪大学大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 助手)
牟田浩明(大阪大学大学院 工学研究科 環境・エネルギー工学専攻 助手)

 ハーフホイスラー化合物は近年発見された異常電子化合物の一つであり、熱電材料としての応用が期待されている。特にZrNiSn系は幅広い温度範囲で既存材料に匹敵する出力因子をもち、ZT=1を超える性能をもつことが報告されている。ここではハーフホイスラー化合物の概要ならびにその研究動向について述べる。

【目次】
1. はじめに
2. 研究の動向
2.1 ZrNiSn系
2.2 TiCoSb系
2.3 LnPdX系
3. 今後の展望


フィルドスクッテルダイト焼結体
中島健一朗(昭和電工(株) エレクトロニクス事業部門 電子材料事業部 生産・技術統括部 レアアースG)

 単ロール急冷凝固法(ストリップキャスト法)にてフィルドスクッテルダイト合金を作製し、プレス・シンター法にてフィルドスクッテルダイト焼結体を得た。p型ではLaFe4Sb12,n型ではCeCo4Sb12がZT=1を超える高い性能を示し、希土類元素により熱電特性が異なった。また、微量元素を添加すると性能が向上する可能性があることが明らかになった。

【目次】
1. はじめに
2. フィルドスクッテルダイトの作製技術
3. 資源的背景
4. 製造プロセス
5. 急冷凝固(ストリップキャスト法)
6. 熱電特性
6.1 フィルドスクッテルダイトの熱電特性
6.2 希土類元素の影響
6.3 不純物の影響
7. 今後の展望


ECO SERIAL REPORT 
リサイクル関連法規制の現状と今後の動向(第3回)
自動車リサイクル法
草川紀久(高分子環境情報研究所 所長)

 経済産業省の諮問機関である産業構造審議会は、2000年7月以来、新たな自動車のリサイクルシステムのあり方について検討を行い、法制化の必要性を答申した。自動車リサイクル法は、この産業構造審議会の答申に基づいて作成され、容器包装リサイクル法に続く第3番目の個別物品リサイクル法として制定された。この法律は、2002年7月12日に公布され、05年1月1日から本格施行された。ここでは、この答申の内容と自動車リサイクル法の概要について解説する。

【目次】
1. はじめに
2. 新たな自動車リサイクルシステムの構築・制度化に向けての産業構造審議会の答申の概要
2.1 自動車リサイクルの現状と課題
2.1.1 わが国の自動車リサイクルの特徴
2.1.2 わが国における自動車リサイクルの現状
2.1.3 海外における自動車リサイクルの状況
2.2 自動車リサイクルシステムの構築・制度化に向けての基本的な考え方
2.2.1 不法投棄の防止
2.2.2 自動車製造事業者および自動車輸入業者の担う新たな役割の重要性
3. 自動車リサイクル法の制定とその概要
3.1 法律制定の背景
3.2 リサイクルの義務づけ対象
3.3 関係者の役割分担
3.3.1 自動車製造業者・輸入業者(自動車製造業者等)
3.3.2 引き取り業者(都道府県知事の登録制)
3.3.3 フロン類回収業者(都道府県知事の登録制)
3.3.4 解体業者・破砕業者(都道府県知事の許可制)
3.3.5 自動車所有者
3.3.6 関係業者の業務違反に対する担保措置
3.4 リサイクル料金
3.4.1 費用負担方法
3.4.2 リサイクル負担金額
3.4.3 リサイクル料金の徴収方法
3.4.4 費用管理方法
3.5 情報管理システムの導入
3.5.1 電子管理表(マニフェスト)制度の導入
3.5.2 情報管理センターへの報告
3.6 既存制度との関係
3.6.1 廃棄物処理法
3.6.2 フロン類回収法
3.6.3 事業所重量税の還付制度
3.7 有害物質対策
4. 自動車リサイクル法完全施行後のリサイクルシステム運用実績
4.1 自動車リサイクル促進センターの運用概況
4.1.1 リサイクル料金預託
4.1.2 電子マニフェストと電子システムの稼働状況
4.1.3 その他
4.2 自動車メーカーの再資源化実績
4.3 ASRの処理技術の開発状況
5. おわりに


ECO SERIAL REPORT 
シクロデキストリンによる環境浄化技術(第2回)
CDの微生物増殖能を利用した環境修復技術
寺尾啓二((株)シクロケム 代表取締役社長)
上梶友記子((株)シクロケム テクニカルサポート)
中田大介((株)シクロケム テクニカルサポート 主任研究員)

 シクロデキストリンは、さまざまな微生物の働きを高め(活性化し)、微生物を増殖する能力を有している。第1回目では、土壌からの汚染物質のシクロデキストリン包接による除去方法を紹介したが、ここでは微生物の増殖活性化による汚染物質の分解除去について、また、メタン発酵菌の活性化による有機性廃棄物の有効利用について述べる。

【目次】
1. 微生物による土壌浄化へのCDの利用
1.1 可溶化効果
1.2 土壌吸着物質の脱着能の向上
1.3 CDによる毒性変化
1.4 CDによるバイオアベイラビリティーの変化
1.5 安定化効果と触媒促進効果
1.6 バイオレメディエーションの向上
2. 難生分解性エーテル化CDによる有機性廃棄物のメタン発酵技術
2.1 従来の技術と問題点
2.2 エーテル化CDの余剰汚泥メタン発酵促進作用
(1) 嫌気性消化におけるCDの難生分解性
(2) CD濃度の影響
(3) 消化ガス中のメタン量
3. 微生物叢の増殖作用


ECO GREEN COMPANY
キヤノン株式会社~サステナビリティ報告書2005~
【目次】
1. 企業概要
2. 環境行動計画
3. 小間名環境対応製品の動向
3.1 パーソナル製品
3.2 ビジネス/インダストリー製品
4. 環境会計


ECO MARKET
家電製品における環境アプローチ―食器洗い機
【目次】
1. 家電製品と水資源
2. 市場動向と製品傾向
(1) 松下電器産業
(2) シャープ
(3) 東芝
(4) 日立ホーム&ライフソリューション
(5) 三洋電機
(6) TOTO
3. おわりに


ECO INFORMATION
<書籍紹介>
 ・「最新版 環境を守る仕事と資格」を発行/同文舘出版(株)

<イベント情報>
 ・粉体工業展・大阪2005/展示会事務局 (株)シー・エヌ・テイ
 ・びわ湖環境ビジネスメッセ2005(第8回 滋賀環境ビジネスメッセ)/滋賀県商工観光労働部新産業振興課
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