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【特集】光硬化材料の研究動向

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はじめに
Preface

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光ラジカル硬化の概要と技術動向
Summary and Technological Trends in Radical Photo-Curing
　
　光ラジカル硬化は,インキ,コーティング,接着剤,光学用途材料,3Dプリンティングなど多種多様な用途に応用されている。熱ラジカル重合では,ビニル基に結合する原子団が異なる様々なモノマーが使い分けられているのに対し,光ラジカル硬化では,用途に関わらずアクリレート化合物が多用されている。本稿では,アクリレートが好適に使用される理由および新しいモノマーの開発事例を中心に紹介する。

【目次】
1　光ラジカル硬化に適したモノマー
2　アクリレートの開発動向
3　光源や光開始剤の開発動向
4　まとめ

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光精密ラジカル重合のUV硬化への適用
UV-curing Process Based on Photo-induced Controlled Radical Polymerization

　光硬化材料は,印刷インキ,塗料,コーティング,接着剤からフォトレジストなど広く産業利用されている。本稿では,迅速な光ラジカル重合に精密ラジカル重合機構を組み込むことで,硬化と同時に重合誘起型ミクロ相分離に基づくユニークな内部構造が形成できる独自技術を紹介する。高分子ドーマントと呼ばれる開始・制御剤の分子設計,UV硬化条件とナノ構造の相関,コーティングの機能化を例に,精密UV硬化技術について概説する。

【目次】
1　はじめに
2　汎用UV硬化反応の課題と光ラジカル重合の「精密」制御
3　光精密ラジカル重合のUV硬化への適用と重合誘起型相分離
4　重合誘起型ミクロ相分離に基づくコーティングへの機能付与
5　光解離性高分子ドーマントと同組成のポリマー添加による階層性構造の形成
6　おわりに

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光カチオン硬化
Cationic Photocuring

　光カチオン硬化は光カチオン重合により硬化物を得る技術であり,光硬化技術で主流である光ラジカル硬化と比較して量は多くないものの重要である。本稿では光カチオン硬化の位置づけを概説した後,近年取り組まれている光カチオン硬化技術に関する研究動向を概説した。

【目次】
1　はじめに
2　光カチオン硬化の研究動向
　2.1　光カチオン重合開始剤
　2.2　環境にやさしい光カチオン硬化
　2.3　三次元造形
3　おわりに

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光アニオン硬化
Photoanionic Curing

　アセトアセテートとアクリレートのマイケル付加を利用した光アニオン硬化について紹介する。光塩基発生剤によって発生した塩基を触媒として利用するイオン反応であることから,光照射後も反応が徐々に進行する遅延硬化性が発現する。この特異な性質を巧みに利用した光粘接着材料への応用展開を検証した。

【目次】
1　はじめに
2　アセトアセテートマイケル付加反応を利用した光アニオン硬化
　2.1　多官能アセトアセテートの設計と遅延硬化性の検証
　2.2　1液混合樹脂の貯蔵安定性
　2.3　光不透過基板同士の光接着評価
3　光アニオン架橋型ポリマーによる高感度化
　3.1　高分子一体型の設計と反応性評価
　3.2　粘着テープとしての応用検討
4　おわりに

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傾斜構造を有する有機-無機ハイブリッドハードコートの光作製
Photofabrication of Organic-Inorganic Hybrid Hard Coats with Gradient Structures

　光ラジカル開始剤,光塩基発生剤を含む有機樹脂,無機樹脂の混合液をポリカーボネート(PC)基板に塗布し,表面は無機リッチ,PC基板付近は有機リッチとなるような傾斜構造を有する有機-無機ハイブリッドハードコートを光照射により作製することに成功した。また,傾斜構造を形成する因子についても明らかにすることができた。

【目次】
1　はじめに
2　傾斜構造の作製
3　傾斜構造の形成因子
4　ハードコート膜の物性
5　おわりに

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光硬化樹脂の硬化過程のシミュレーション技術
Simulation Technology of Photo Curing Process

　光硬化技術は産業界で広く使われており,最近では微細構造成形,精密接着,精密コーティング,光造形などでほかの方法とは一線を画す優れた製品を作り出すことができる。光硬化技術は,光硬化樹脂の塗布,レベリング・乾燥,光硬化反応,冷却の各工程からなる。本稿では,特に光硬化反応の反応動力学シミュレーションに焦点をあてて説明する。

【目次】
1　はじめに
2　シミュレーション方法
3　3Dプリンタ
4　おわりに

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[Material Report-R&Dー]

CIS系薄膜太陽電池の高効率化技術
Enhancing Photovoltaic Efficiency in CIS-Based Thin-Film Solar Cells

　光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子,つまり太陽電池は,太陽光発電の構成において最も重要な要素と言える。太陽電池の変換効率向上や低コスト化は恒久的な課題であるが,ここではCIS系太陽電池に着目し,軽量フレキシブル型やタンデム型太陽電池の光電変換効率を向上させる技術開発について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　単接合型太陽電池
3　タンデム型太陽電池用ボトムセル
4　タンデム型太陽電池用トップセル
5　結言

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SPANファイバーを用いた世界最軽量リチウム-硫黄二次電池の開発
Development of the World’s Lightest Lithium-Sulfur Secondary Battery Using SPAN Fibers

　リチウム-硫黄(Li-S)二次電池は,次世代の軽量エネルギー貯蔵デバイスとして期待されている。硫黄変性ポリアクリロニトリル(SPAN)は硫黄系活物質の一つであり,Li-S二次電池における正極主材として注目されている。本稿では,SPANの粒子とファイバーから構成される正極を用いた世界最軽量(著者調べ)のLi-S二次電池(Li-SPAN二次電池,761Wh/kg)の実証について解説する。

【目次】
1　はじめに
2　超高容量正極の作製
3　多孔質SPANファイバーの導入
4　充放電作動電位の拡張
5　まとめ

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省電力次世代記憶素子材料の開発に向けて
― アルミニウム酸化物を用いた新しい不揮発メモリの局所構造 ―
Toward the Development of Energy-Efficient Materials for Next-Generation Memory Devices

　現在,AIやビックデータなどを活用した社会を実現する上で省エネ問題がある。これを克服するために,次世代不揮発メモリとして,遷移金属を用いた抵抗変化型不揮発メモリの研究が行われているが,メモリ性能の不十分さや有害・希少原料使用といった課題を抱えている。本研究では,全く新しいアルミ酸化物不揮発メモリの微細な構造を解明するために量子ビーム実験を行い,不揮発メモリ機能の発現にとって適した局所構造の特徴を解明した。

【目次】
1　はじめに
2　アルミ酸化物ReRAMについて
3　酸素空孔モデル

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[Market Data]

フラットパネルディスプレイ用ケミカルスの市場動向

　フラットパネルの世界市場は,2022年は前年より減少し約18.9兆円と推定される。そのうち約70%を液晶ディスプレイが占めるが,有機ELディスプレイとの競合は大型パネルのみならず中小型市場においても激しさを増し,液晶のシェアは下がり続けると考えられる。液晶は中国メーカーが完全に主導権を握り,有機ELディスプレイにおいても同様の傾向が顕著に見られるようになってきている。

【目次】
1　フラットパネルディスプレイ市場
2　液晶ディスプレイ市場
3　有機EL市場
4　電子ペーパー市場
5　液晶ディスプレイ構成材料
　5.1　概要
　5.2　光学フィルム
　5.3　バックライトユニット
6　有機EL構成材料

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[Material Profile]

ポリカプロラクトン
ポリヒドロキシ酪酸

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[連載企画]

大阪・関西万博　大阪ヘルスケアパビリオン「リボーンチャレンジ」
MOBIOの取り組み【第2回】