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月刊機能材料 2009年6月号

【特集】 新材料“ナノダイヤモンド”の開発

商品コード: M0906

  • 発行日: 2009年5月5日
  • 価格(税込): 4,320 円
  • 体裁: B5判
  • ISBNコード: 0286-4835

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目次

【特集】 新材料“ナノダイヤモンド”の開発

特集にあたって
Introduction
大澤映二((株)ナノ炭素研究所 取締役社長)


一桁ナノバッキーダイヤモンド粒子の構造と開発指針
Structure of Single-nano Buckydiamond and Hints for its Development
大澤映二((株)ナノ炭素研究所 取締役社長)

 苦境に悩む人工ダイヤモンド業界に、ナノダイヤモンドが最後の切札として登場した経緯、簡単な歴史、製造工程を説明。これまで凝膠体が主流で、用途も限定されていたが、2002年以来一次粒子を分散状態で取り出すことができるようになった。以後、開発は暫時停滞したが、2007年以来理論計算の助けを借りて粒子の内部構造が明らかとなり、見通しが明るくなった。今後はナノ組成物が重要となる。

【目次】
1. はじめに
2. 爆ごう法ナノダイヤモンド入門
2.1 定義
2.2 通称
2.3 製造工程
3. 爆ごう法ナノダイヤモンドの構造
4. 開発指針と見通し
5. おわりに


ナノグラフェンとナノダイヤモンド
Nanographene and Nanodiamond
榎敏明(東京工業大学 大学院 理工学研究科 化学専攻 教授)

 ナノグラフェンとナノダイヤモンドは、ナノ炭素系物質の一員であるが、他のメンバーと異なり端あるいは表面をもち、その幾何学形状と化学環境により多様な電子・磁気的性質を有する。この端、表面に基づく機能を用いることにより、ナノサイエンス/ナノテクノロジーの新しい材料を構築することができる。

【目次】
1. はじめに
2. ナノグラフェン
3. ナノダイヤモンド
4. おわりに


ナノダイヤモンドの医学的応用
Medical Applications of Nanodiamonds
小松直樹(滋賀医科大学 医学部 生命科学講座化学 准教授)

 ナノダイヤモンドは一般に、毒性が非常に低い、もしくはまったくないといわれており、生物・医療応用には適した材料といえる。そのようなことから近年、ナノダイヤモンドの生物・医療応用が注目を集めている。本稿では、ナノダイヤモンドの毒性・生体適合性についてこれまでの報告を概観したのち、ナノダイヤモンドとタンパク質やDNAなどの生体高分子との相互作用を利用した応用、イメージング素子、ドラッグキャリアとしての応用について、筆者らの研究内容も含めて紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. ナノダイヤモンドの毒性、生体適合性
3. ナノダイヤモンドと生体高分子との相互作用を利用した応用
4. イメージング素子としての応用
4.1 ナノダイヤモンド内部からの蛍光発光
4.2 ナノダイヤモンド表面からの蛍光発光
5. ドラッグキャリアとしての応用
6. おわりに


親水性ナノダイヤモンドによる水潤滑
Water Lubrication with Hydrophilic Nanodiamond
森誠之(岩手大学 工学部 応用化学・生命工学科 教授)
菅野葵(岩手大学 大学院 工学研究科 博士前期課程)
七尾英孝(岩手大学 工学部 応用化学・生命工学科 助教)
大澤映二((株)ナノ炭素研究所 取締役社長)

 水潤滑を目的として、親水性ナノダイヤモンドを応用した。ハイドロゲルと組み合わせると、ナノダイヤモンドの潤滑効果により、低摩擦・低摩耗が得られた。潤滑性はナノダイヤモンドの表面密度に依存し、乾燥により失われる水を補給すれば、ナノダイヤモンドは安定した潤滑性を長時間維持した。ナノダイヤモンドがボールベアリングとして働いたと考えられる。

【目次】
1. はじめに
2. 分散性
3. ハイドロゲル基板
4. シリコン基板
5. 表面濃度
6. 耐久性
7. おわりに


一桁ナノダイヤモンドによるセラミックスの潤滑
Lubrication of Ceramics with Single-nano Diamond in an Aqueous Colloid
加藤照子((独)理化学研究所 基幹研究所 大森素形材工学研究室 協力研究員)
大森整((独)理化学研究所 基幹研究所 大森素形材工学研究室 主任研究員)

 水潤滑下の潤滑特性の改善および低粘性による焼き付き限界の改善をめざして、ND水性コロイドを潤滑剤として使用し、各種セラミックスに対するND水性コロイドの潤滑特性の評価および脆性材料であるSiに対する耐焼き付き性の評価を行った事例を報告する。また、各種セラミックスの潤滑特性に及ぼすND濃度の影響について述べる。

【目次】
1. はじめに
2. SiCに対するND水性コロイドの潤滑特性
2.1 試験条件
2.2 摩擦係数の経時変化
2.3 ディスクの表面粗さおよびND濃度と摩擦係数の関係
3. Si3N4に対するND水性コロイドの潤滑特性
3.1 試験条件
3.2 ND濃度と摩擦係数の関係
3.3 NDのインプロセスコーティング作用
3.4 爆ごう法NDの特徴とアブレシブ摩耗の抑制の検討
4. Siに対するND水性コロイドの耐焼き付き性
4.1 試験条件
4.2 摩擦係数の経時変化
4.3 耐焼き付き性に及ぼすND濃度の影響
4.4 耐焼き付き性向上の要因の検討
5. おわりに


一桁ナノダイヤモンドを添加成分とする金属組成物
Metal Matrix Nanocomposite with Dispersed Single-nano Diamond
花田幸太郎((独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 難加工材成形研究グループ 主任研究員)

 一桁ナノダイヤモンドの応用例として有望視されている添加材応用について紹介するとともに、これを添加した金属組成物(ナノコンポジット)について解説した。その中で、ナノコンポジット開発における技術課題や近年の研究開発動向にも触れ、用途拡大と実用化に向けた研究開発をさらに推し進めていく必要があるとした。

【目次】
1. はじめに
2. ナノ粒子添加材としての一桁ナノダイヤモンド
3. 一桁ナノダイヤモンド分散ナノコンポジット
3.1 粉末冶金法によるナノコンポジットの作製
3.2 凝集の問題
3.3 一桁ナノダイヤモンド添加による特性向上
(1) 機械的特性
(2) 固体潤滑性
(3) 熱伝導性
3.4 一桁ナノダイヤモンド単分散の可能性
4. おわりに


一桁ナノダイヤモンドの生産
Production of Single-nano Diamond
工藤治彦(日本化薬(株) 研究開発本部 機能化学品研究所 先端技術担当)

 市場に流通するナノダイヤモンドはロシア産や中国産がメインである。日本化薬は日本国内において、ナノダイヤモンドの爆発合成から、精製、解砕、および各種分散媒への一桁ナノ分散までの一貫した生産環境を整え、工業生産を開始した。一桁ナノダイヤモンドの生産方法について紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. ナノダイヤモンドの爆発合成
3. ナノダイヤモンドの精製と解砕
4. 一桁ナノダイヤモンド分散体の製造
5. おわりに


Material Report
R&D

日射熱反射フレキシブルシートの開発
Solar-Heat Reflective Sheet to Reduce Cooling Loads、Enabled by SpectrallySelective Coating
外岡和彦((独)産業技術総合研究所 エレクトロニクス研究部門 主任研究員)

 日射からの遮熱により熱負荷を軽減することが夏季の省エネに有効である。日射エネルギーは波長に対して連続に分布するため、効果的な日射熱反射のためには可視光透過から熱線反射への急峻な遷移が求められる。このような目的には光学多層膜の利用が最適と考えられる。光学多層膜に適当な材料を物性論的検討により選択し、可視光透過と赤外光反射を両立する多層膜をコンピューターシミュレーションにより設計した。スパッタリング法にてガラスおよびプラスチック基板に設計に沿った光学多層膜をコーティングすることにより日射熱反射フレキシブルシートとした。

【目次】
1. はじめに
2. 日射熱反射による省エネ
3. 誘電体多層膜による日射熱反射
4. 光学多層膜のための金属材料の解析
5. 日射熱反射フレキシブルシート
6. おわりに


連載 ロボットテクノロジー都市の実現に向けて(9)
働き者のかわいいロボット
Hard Working and Lovely Robot
川越宣和(フィグラ(株) 開発部テクノIII 執行役員;ロボット技術開発部長)

 次世代サービスロボットの普及には、作業品質、作業効率の高さとともに、人に愛される要素が必要であると考える。本稿では、清掃やワックスがけなど複数の作業に対応できる自律移動型業務用清掃ロボットの機能、特徴について説明するとともに、実証実験で得られた知見など、その実用化に向けた取り組みについて紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 概要
3. 構成
4. ガイド不要の自律移動
5. 作業ユニット
6. 地図生成機能をもった工程設計ツール
7. 人と壁を見分ける障害物検出
8. 人が感じるロボットの知性
9. 人との共同作業
10. 今後の展開


Market data
有機太陽電池の市場動向
Market Trend on Organic Photovoltaic

【目次】
1. 概要
2. 特徴
2.1 色素増感太陽電池
2.2 有機薄膜太陽電池
3. 市場動向
3.1 有機太陽電池の市場
3.2 太陽電池の総出荷推移
4. 業界動向
(1) 物質・材料研究機構
(2) 産業技術総合研究所
(3) 三菱化学
(4) 住友化学
(5) 新日本石油
(6) フジクラ
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