Ceramic Fuel Cells 社의 유럽특허 획득
오스트레일리아에 위치한 Ceramic Fuel Cells 사는 세라믹 연료전지와 금속 배선 판을 구성하는 연료전지 어셈블리 디자인을 포함하는 유럽 특허를 수상하였다. 이 디자인은 전지가 금속 판에 ‘부유’하여 연료전지에 발생하는 스트레스를 줄여 성능을 향상하고 연료전지 적층구조의 수명을 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다. 연료전지에 걸리는 스트레스를 줄이면 열적 사이클(전지를 켜고 끄는 것을 여러번 반복)에 대한 연료전지 적층 특성을 향상시킬 수 있다.
이 특허는 이미 호주, 뉴질랜드와 미국에 승인이 되어 있으며, 영국, 독일, 프랑스와 이탈리아와 같은 제품의 주요시장에 대해서는 등록 중인데, 일본만 출원중이다. 미세 결합 히터와 전원 유닛을 위한 고체 산화물 연료전지 개발 전문인 Ceramic Fuel Cells은 국제 시장에서 50개 이상의 특허를 보유하고 있다. ACB

HydroGen, 연료전지 기금 수상
Pennsylvania Nano-Materials Commer
cialization Center(PNCC)로부터 수소 연료전지 전극의 성능을 향상시키는 기술을 개발하기 위한 연구 지원자금을 받아왔다.
PNCC는 전체 230,000달러규모의 연구자금을 Ben Franklin Technology Development Authority를 통해 HydroGen에 제공할 것이며, HydroGen 자체도 약 132,000달러의 자금을 프로젝트를 위해 준비해왔다.
탄소 나노튜브를 이용하여 개발 중인 전극은 보다 긴 수명과 보다 높은 효율을 보여 생산 비용을 줄여줄 것으로 기대되고 있다.
Gydrogen은 PNCC의 지원 협약을 받은 세 번째 회사로, 나머지 두 개 회사는 미국의 Crystalplex와 Integran Techno
logies사이다.
“HydroGen이 integran과 Crytalplex에 더해지면서 6개의 초기 단계 나노 재료 회사 포트폴리오가 구성이 되었습니다.”라고 NanoMaterials Commercialization Center의 이사인 Alan Brown이 말했다.
“거기에 더해, 우리는 앞으로 발전을 약속하는 프로젝트를 실행하기 위해 기금을 지원할 다음회사가 나타날 것이라고 기대하고 있습니다. ACB

가정에서의 수소 에너지
영국의 ITM Power는 가정용 에너지로 사용될 수소를 발생시키는 전해조를 개발하여 내년에 제품 생산이 시작될 것이라고 발표하였다. 전해조는 물과 전기를 이용하여 수소와 산소를 발생시키고 이들 가스를 연소 엔진, 연료전지, 난방과 기존 발전에 사용한다.
ITM은 무한정 사용가능한 재생 가능 에너지원으로부터 생산된 전기는 CO2 방출을 거의 없다시피 까지 줄일 수 있다. 궁극적으로 고객은 저가의 전기를 사용할 수 있고 기존 공급 장치로부터 그린 요금을 선택할 수 있다. 전해조로부터 생성된 수소는 새로운 보일러나 변환 보일러에서 연소되어 내부 연료전지에 전기로 변환되거나 자동차를 움직이는데 사용될 수 있다.
기존 유닛은 약 2000달러/kW가 소요되지만 ITM은 164$/kW만 있으면 된다고 주장했다. 회사의 연구 센터는 기존 백금 재료의 3분의 2인 저가의 비백금(nonplati
num)재료를 자신들이 개발하여 특허를 가지고 있다고 말했다.
ITM의 전해조는 영국의 제로 탄소(zero
-carbon) 난방 시작을 목표로 하고 있다. 현재 국내 소비자 시장은 영국의 CO2 방출의 20%을 차지하고 있다.
ITM는 수소 재사용 스테이션 제조에 대한 계획을 올해 말에 발표하고 포드 Focus에 기반을 둔 휘발유/수소 이중 연료 자동차를 선보일 예정이다. 일경산업

장비 원격 조정을 도와주는 소프트웨어
원격 동작을 위한 소프트웨어에 대한 필요성이 점점 증가하고 있다. 국립 과학 기금(National Science Foundation)은 최근 연구 기금을 투입한 장비에 대해 원격 동작을 사용할 것을 권장하고 있다. 몇몇 연구소들은 그들의 비싼 장비를 외부 연구자들이 인터넷을 통해 사용할 수 있는 방안을 찾고 있다.
인터넷 트래픽 정체는 원격 동작을 느리게 만들고 방해하거나 또는 위험 요소로 작용할 수 있다. 통신 지연은 원격 조정자가 특정 시간에 장비에서 실제로 무슨 일이 벌어지고 있는지 정확하게 아는 것을 방해한다. 이것은 사용자로 하여금 잘못된 결정을 내리게 하거나 사용상의 실수를 하게 만든다.
이러한 일이 벌어지면 잘못된 키를 한번만 눌러도 큰 재앙이 벌어질 수 있다. 장비의 비싼 부품이 서로 물리적으로 부딪히게 되면, 이들 손상은 100,000달러 이상이 될 수 있다. Ohio 주 대학의 Accelerated Matuaration of Materials(CAMM)과 Ohio 초전도체 연구 센터(OSC)는 RICE라는 프로그램을 개발하였다.
RICE는 Remote Instrumentation Collaboration Environment의 약자로 앞서 설명한 실수를 원거리에서 범하지 않게 해주는 프로그램이다. 겉으로만 보기에 RICE는 인터넷 비디오 회의 프로그램이나 인터넷 채팅 프로그램과 흡사하게 생겼다. 로그인 되어 있는 연구자의 이름이 나와 있는 창이 있고 다른 창에는 텍스트 메시지가 나오는 창이 있다. 세 번째 창은 연구되고 있는 물체의 비디오 화면이 장비를 컨트롤하기 위한 버튼들과 함께 표시된다. 어떤 주요 사용자(예를 들어 실험의 리더)는 장비의 조절 명령을 멀리 떨어진 곳에서도 내릴 수 있다.
RICE의 첫 번째 테스트는 Ohio 주립대학의 재료공학부 연구진이 수행하였다. 위 학부는 최근 세계에 몇 안 되는 강력한 전자 현미경을 보유하고 있는데 이를 원격 작동하려는 생각을 가지고 있다.
CAMM 공학자는 다른 지역에서 이 현미경을 조절하기 위해 RICE를 이용하였다. 공학자들은 조작자와 현미경 사이의 거리를 점차적으로 늘려가면서 테스트를 하였다. 각 테스트는 다른 네트워크 설정을 사용하였는데 OSC는 일반적인 인터넷을 사용하여 시행하였다.
각 테스트에서 CAMM 공학자는 현미경을 아무 사고 없이 동작하는데 성공하였다. 공학자들은 인터넷을 사용하여 RICE를 사용할 때 가끔 지연되는 현상을 경험하였지만, 소프트웨어에 대해 매우 높은 만족도를 나타냈다. OSC에서 수행된 실험은 초당 10~30 메가바이트의 대역을 필요로 하는 비디오 전송 속도를 필요로 했지만 센터 직원들에게 아무런 영향을 주지 않았다. 연구 팀은 연구소가 잘 디자인되어 있는 네트워크를 가지고 있는 경우에는 RICE에 의해 영향을 받지 않는 다는 것을 알았다.
RICE의 동작에 대한 평가는 훌륭하다는 평을 받았는데 네트워크 대역에 대한 수요/공급 법칙이 적용되기 때문이다. 이는 장비를 원격으로 조정하는데 매우 중요한 전략이라고 할 수 있다.
사용자의 명령이 공급을 초과하면 특수 알고리즘이 소프트웨어의 컨트롤을 맡게 된다. 이러한 경우에 “공급”은 비디오 스트리밍에 의해 소비되는 대역이 된다. 예를 들어 인터넷 트래픽 정체로 비디오 화면이 멈추게 되면, RICE는 장비가 아직 움직이지 않았다고 판단할지도 모르는 사용자의 명령을 차단하게 된다.
RICE는 사용자가 네트워크 장애에 의해 명령을 내리게 되면 이들 명령을 차단하게 된다. 그 외에도, RICE는 사용자가 네트워크 정체에 맞는 공급을 사용자가 조절할 수 있게 해준다.
OSC는 궁극적으로 RICE 프로그램을 대중적으로 사용할 수 있도록 만들려고 하고 있다. RICE에 대한 연구는 Ohio Board of Regent와 Ohio State의 CAMM 시각화, 장비, 모델링 프로그램에 의해 지원되고 있다. ACB

퓨전 전력 진단에 사용되는 NIST 광원
NIST의 물리학자들은 퓨전 반응기의 플라즈마의 상태를 모니터링하기 위한 야드스틱(“yardstick”)을 개발하였다. 이들의 노력은 세계에서 가장 우수한 퓨전 테스트 반응기를 만들기 위한 ITER에 많은 도움을 줄 것으로 기대되고 있다.
지금 프랑스의 Cadarache 지방에 건설 중인 ITER은 거의 정상 상태(steady-state)에서 높은 에너지를 사용하여 퓨전 에너지 기술을 사용하여 퓨전 파워 시스템이 안전하게 동작할 수 있음을 시연해 보일 예정이다. 이 장치는 토카막 장치가 될 예정인데, 거대한 토로이달 형태의 자기장에 붙잡힌 등방 수소 이온의 고온(2억 5천만℃) 플라즈마가 혼합되어 마치 태양에서 일어나듯이 헬륨 원자핵을 형성하고 엄청난 양의 에너지를 생성하게 된다.
지금까지 주요 문제점은 퓨전 공정을 유지할 수 있는 임계 값들에 도달하는데 필요한 플라즈마의 정확한 온도와 밀도를 측정하는 방법을 찾는 것이었다. 지금까지 어떠한 장비로는 측정이 불가능했다.
지금까지 사용되어온 방법은 플라즈마로부터 방출되는 빛의 양과 파장을 모니터링하여 플라즈마의 상태를 추론하는 것이었다. 그러나 전자로부터 나오는 빛은 에너지를 바꿀 수 있고 토카마 온도에서 수소와 헬륨 원자핵은 완전히 이온화되기 때문에 전자를 남기지 않는다는 문제점을 가지고 있었다.
NIST 연구팀은 무거운 원소들이 필요하다고 결정하고 2억5천만도에서도 이온화되지 않을 원소를 찾아 나섰다. 연구팀은 텅스텐을 선택하였다. 그 이유는 텅스텐은 가장 높은 용융점을 가지고 있는 금속으로 토카마의 토러스(torus)의 벽을 구성하는 중요 원소이기 때문이다.
정확한 데이터를 수집하기 위해 연구진은 전자 빔 이온 트랩(EBIT)을 사용하여 발생된 전자빔의 초점을 맞추고 가두어 대전된 이온을 측정하였다. 비록 EBIT에 있는 이온 샘플이 작아도 EBIT는 퓨전 플라즈마나 항성에서 일어나고 있는 것과 같이 입자 충돌을 일으켜 측정이 가능하다. ACB

산화미립자, 액상에서의 형태제어실현
- 적층세라믹콘덴서 등 특성형상에 기대 -
(독)産業技術總合硏究所의 增田佳丈 연구원 등은 액상에서의 산화물 입자의 형태제어기술을 개발했다. 신기술은 산화아연(ZnO)와 티탄산바륨(BaTiO=BTO)에 대한 것. ZnO에서는 산화아연 수용액에 대한 에틸렌아민 첨가량의 조정으로 육각주상 입자와 위스카 등을 합성하는 것으로, 응용에 의해 포토루미네센스 강도의 증가에 성공. 한편, BTO에서는 수용액에 대한 유기물 첨가로 BTO전구체 입자의 형태제어를 실현했다. 산화물은 결정방위와 결정면에 의해 특성이 크게 다르다. 따라서 이방성 산화물 입자의 합성기술과 결정막이 배향성 제어기술의 연구개발에 활발하게 이루어지고 있다.
ZnO에서는 포토루미네센스와 압전특성, 투명전극에 대한 응용 등에 대한 기대로 형태제어를 통한 각종 특성의 향상이 요구되고 있다. 신기술은 결정성장속도에 부여되는 첨가물질의 영향을 이용한 것. 실험에서는 암모니아를 첨가한 산화아연 수용액 혹은 에틸렌아민 첨가의 초산아연 수용액을 이용하여 첨가량의 조정으로 육각기둥 모양 입자와 긴 타원체 입자, 위스카, 다침체 입자의 합성에 성공. 위스카에서는 직경 10~50nm, 길이 1000~2000nm으로 높은 아스펙트비(比)를 실현하고 있는 이외에 용액 조건조정으로 표면에 나노사이즈의 주름 구조를 갖는 다침체 입자 및 입자막의 합성에도 성공했다.
한편, BTO는 적층 세라믹스 콘덴서의 박층화 진전을 위해 판상 혹은 침상의 입자 및 전구체 입자의 합성이 요구되고 있다. 이번 연구에서는 Ba이온 및 Ti이온을 포함하는 수용액에서 전구체로서 적합한 조성을 갖는 4불화티탄산 바륨(BaTiOF4)를 제작할 때에 폴리아크릴아미드(PAA)를 첨가함으로써 판상 입자, 다침체 입자, 다면체 입자를 합성. 또 일정 조건에서 제작한 초산아연 혼합 수용액에 초산바륨을 첨가하고, 실온에서 유지함으로써 침상 BaC2O4·0.5H2O(BTO의 전구체)입자를 합성하는데 성공했다.
앞으로 신기술로 합성한 이방성 산화물 입자로 발광디바이스와 고용량 적층 세라믹스 콘덴서 등의 특성향상이 전망되는 이외에 ZnO와 BTO 이외의 산화물에 대한 전개도 기대된다. CJ
고온에서 사용하는 세라믹스 가공 시의 균열 자기치유
橫浜國立大學에너지기기재료연구실의 安藤 柱교수와 高橋宏治准 교수 등은 고온에서 사용하는 세라믹스의 가공코스트를 대폭 줄이는 기술을 개발했다. 가공 시에 생기는 균열을 자기 치유할 수 있는 독자 개발의 세라믹스 이용, 종래 필요했던 초정밀 연구공정을 생략할 수 있도록 했다.
세라믹스를 사용목적에 맞는 형태로 가공할 때는 미리 기계가공을 한다. 단, 이 상태에서는 표면에 무수한 균열이 남는다. 균열은 세라믹스의 강도 및 신뢰성 저하의 요인이 되기 때문에 다이아몬드 입자 등을 이용하여 초정밀연마로 제거하는데 시간과 원가가 든다는 문제가 있었다.
새 수법에서는 알루미나, 뮤라이트와 질화규소에 탄화규소 미세입자를 15%정도의 비율로 혼합한 세라믹스를 이용한다. 표면에 균열이 있어도 고온으로 가열하면 탄화규소와 대기 중의 산소가 반응하여 균열부분에 산화규소가 생겨 자기 치유하는 성질이 있다. 따라서 거친 가공이 끝난 후에 1400℃에서 10시간 정도 가열하면 정밀연마 없어도 균열을 없앨 수 있다.
새 수법 및 종래 수법으로 가공한 실험조각을 이용하여 비교실험을 했다. 새 수법에서는 거친 기계가공 후에 1400℃에서 10시간 열처리가 이루어지고 있다. 종래 수법에서는 정밀연마에 의해 경면가공 후 1300℃에서 1시간의 열처리가 행해지고 있다. 그림에 나타나 있듯이 새 수법으로 가공 및 열처리한 실험조각의 강도(□표시)는 정밀연마를 한 종래의 실험조각(●표시)와 거의 차이가 보이지 않아 새 수법으로 완전하게 균열이 치유될 수 있다는 것을 알았다. 또한 균열 치유를 한 재료는 치유온도에 있어서도 모재부(母材部)와 동등한 강도 및 피로강도를 갖는다. 새롭게 개발한 보증실험과 가동 중의 자기균열치유를 조합시킴으로써 세라믹스 기계요소의 전체 수명을 통한 신뢰성 보증이 가능하게 되었다. 새 수법을 복잡한 형태의 부품에 적용하면 가공원가의 저감효과가 큰다고 생각되며, 앞으로 가스터빈 등의 고온 에너지 기기용으로서의 응용이 기대된다.  CJ

적색형광체 청색여기로 발광
현재 널리 이용되고 있는 백색LED의 대부분은 청색LED로 황색형광체를 발광시키고 그 빛을 청색과 섞어서 백색을 합성하고 있다. 따라서 발광의 색조는 창백하여 적색의 성분도 필요로 하는 조명 등에 대한 응용에는 적합지 않다. 적색 형광체는 지금까지 널리 알려져 있지만, 대부분의 것은 전자선이나 자외선으로 여기되는 형광체로 청색 여기에서는 충분한 발광강도는 얻지 못했다.
최근 한국 국립 강릉대학의 장교수와 공동연구자인 京都大學 공학연구과 교수인 注井 등은 몇몇 금속산화물에 유로퓸을 첨가함으로써 청색여기에서 발광피크 강도가 강한 적색형광체를 제작할 수 있다는 것을 밝혀냈다. 이번 형광체의 특징은 첫째로 가장 잘 알려진 산화티탄(+산화아연)이나 LZT(란탄산화물+산화아연-산화티탄)을 금속산화물로서 사용한다는 것, 두 번째로 원료인 산화물와 유로퓸산화물의 분말을 혼합·성형하여 대기 중에서 약 1450℃로 소성하는 것만으로 용이하게 형광체를 얻을 수 있다는 것, 이다. 특별한 분위기와 고온은 특별히 필요로 하지 않는다.
산화탄탈·LZT 가운데 어떤 것을 이용한 경우에도 제작된 형광체는 정확히 청색LED의 발광파장인 470nm의 위치에 여가 스팩트럼의 피크를 가지며, 발광은 610nm부근에 예리한 피크를 보인다(LAT를 이용한 형광체 쪽이 산화탄탈의 경우보다 2nm정도 발광이 장파장 쪽에 시프트하고 폭도 넓어 피크 강도도 크다). 강도는 비교할 수 있을만한 표준적인 청색여기 적색 형광체가 없기 때문에 발광강도의 대소를 논하기는 어렵지만, 청색 여기로 황색발광을 보이는 YAG:세륨 형광체와 비교하면 470nm의 청색여기에서 피크 강도는 4~%배이다. 발광 피크 폭이 LZT의 경우에서도 10nm정도로 좁고, 파장이 진홍(~650nm)보다도 짧기 때문에 발광은 약간 핑크 색조를 띤 적색이 되었다. 또 제적 조건을 완전히 최적화하지 않았으므로 앞으로 불필요한 생성물의 제거와 결정립의 조대화(粗大化) 등을 통해서 피크 강도를 더욱 높일 여지는 남아 있어 현재도 연구를 계속하고 있다. 산화탄탈은 일반적인 재료로 지금까지도 유로퓸을 첨가하여 발광을 조사한 예는 있지만 여기를 청색 영역까지 넓힌 예는 없어, 이번 청색여기 발광은 맹점을 찌른 발견이라고 할 수 있다. 세라믹스 분야에서는 팽대한 종류의 금속산화물이 연구되어 있고, 그 중에 유용한 형광체로 응용할 수 있는 재료가 잠자고 있을 가능성은 상당히 크다. CJ

원자외선 발광하는 고순도 육방정화 붕소
- 상압액상성장에 성공 -
(독)물질·재료연구기구는 파장 215nm의 원자외선을 고순도로 발광하는 고정질한 육방정 질화붕소(hBN)을 상압 하에서 간편하게 합성하는 기술을 개발했다. 지금까지 원자외선 발광을 보이는 고순도 결정은 이 기구가 개발한 고반응성의 바륨계 용매를 이용한 고온고압합성법(1500~1750℃, 4만 기압 영역)이라고 한다. 특수한 합성기술로만 얻을 수 있었다.
육방정질화붕소(hBN)는 예로부터 내열재료와 윤활재료 등으로 널리 이용되어 왔다. 최근 고순도 hBN단결정에서 전자선 여기로 실온 레이저 발진이 발견되는 등 직접 천이형 와이드갭 반도체 특성을 보인다는 것이 밝혀짐에 따라 원자외선 영역의 발광재료로서의 응용이 기대되고 있다.
이번에 이 기구는 고순도 결정합성에 유효한 Ni계 금속용매를 새로이 개발하여 지금까지 고압법으로만 합성할 수 있었던 무색투명한 고품질 hBN결정을 상압 하에서 합성하는데 성공했다. 얻어진 결정의 광학특성을 측정한 결과, 저자선 여기로 실온에서 자유여기자 발광으로 보이는 단봉성(單峰性)의 상당히 강한 발광(파장 215nm)을 보이고, 이 발광강도는 고압합성으로 얻어진 고순도 단결정에 필적하는 것이라는 것이 밝혀졌다. hBN을 디바이스로 제공하기 위해서는 적당한 바탕(기판)으로 성장시키는 것이 바람직하다. 이 용매를 이용하여 기판 위에 hBN결정의 액상성장을 발견, 기판 위에 얻어진 박막결정으로부터도 같은 자유여기자 발광을 관측했다.
종래의 바륨계 용매는 수분, 산소 등과의 반응성이 높아 상압고온에서 분해하는 등 취급이 어려워 고압 하의 밀폐환경이 필요했다. 고온고압환경을 이용한 재료합성에는 대형 장치와 특수한 기술이 필요하므로 hBN의 발광디바이스 응용을 위한 연구를 가속하기 위해서라도 보다 간편하게 양질의 결정을 합성할 새로운 수법의 확립이 요구되어 왔다.
이번에 발견한 상압 하의 액상성장기술을, 단결정의 대형화와 대면적 기판 위의 결정성장 프로세스로 발전시킴으로써 기상성장용 기판 등의 새로운 원자외선 발광소자의 개발로 이어질 것이 기대된다. CJ

실용강도의 심자외 LED를 개발
(독)이화학연구소·테라헬츠 양자소자연구팀의 平由秀樹 팀리더 등의 연구팀은 실용 가능한 최단파장 심자외의 발광다이오드(LED)를 개발하고, 동시에 살균에 가장 유효한 파장인 고휘도 LED의 실현에 성공했다.
파장 230~350nm대의 심자외광을 발하는 고휘도LED와 같은 파장의 레이저를 발하는 심자외 반도체 레이저(LD)는 살균 . 정수, 각종 의료분야, 고밀도 광기록, 고연색 LED조명, 자외경화수지 등의 화학공업, 다이옥신이나 PCB(폴리염화비페닐), NOX(질소산화물가스)등 공해물질의 고속분해처리, 바이오공학, 각종 정보센싱 등 대단히 폭넓은 분야에서의 응용이 기대되고 있다. 특히 직접 살균의 효과가 가장 강한 250~270nm의 반도체 자외광원이 실현되면 의료나 가정에서 사용하는 소형 살균등 등으로서의 용도가 널리 확대된다. 그러나 지금까지 심자외에서 반도체로부터의 발광이 약했기 때문에 고휘도 심자외 광소자는 실현되지 못했다.
연구팀에서는 고품질 질화알루미늄(AlN)층을 사파이어 기판 위에 결정 성장시키는 새로운 수법 ‘아모르파스 공급 다층성장법’을 고안하고, 그것을 이용하여 심자외 발광 강도를 비약적으로(약 50배 정도)증가시키는데 성공했다. 이 방법을 이용하여 심자외 발광 다이오드(UV-LED)를 제작하고, 실용 가능한 최단파장 심자외광을 발하는 LED(파장 227.5nm에서 0.15mW), 및 살균효과가 가장 높다고 알려진 260nm 파장의 빛을 2mW정도의 강도로 출력하는 고휘도LED의 개발에 성공했다. 이 성과는 앞으로 의료, 살균·정수, 생화학산업의 응용 면에서 큰 진전이 되리라 생각된다. CJ

반도체 제조 고강도의 절삭용 소재
디스코개발  교환빈도 적게
디스코는 반도체 제조에 사용하는 실리콘웨이퍼 등을 절삭·연삭하는데 사용하는 신소재를 개발했다. 모두 3종류. 절단에라를 줄이거나 강도를 높여서 소재의 교환빈도를 줄일 수 있도록 했다. 반도체의 생산성 향상에 공헌할 것이다. 2008년 1월부터 샘플수주를 시작했다.
절삭용 소재에서는 폭 10마이크로미터로 반도체를 절단할 수 있는 지석(砥石)인 ‘ZHZZ’ 시리즈르르 개발했다. 종래의 지석에서는 절단폭이 15마이크로미터였다. 강도를 높였다. 가는 폭으로 절단할 때에 비스듬하게 잘라지거나 사행(蛇行)하거나 하는 에러를 방지한다고 한다.
반도체의 테스트 패턴을 절삭할 때 사용하는 두께가 60마이크로미터 이상인 지석에서는 날의 편마모를 방지하는 ‘ZHCR’시리즈를 개발했다. 소재의 조성을 재검토하는 등 독자의 생산방법으로 강도를 높였다. 절삭 중에 가루나 날의 중앙부분에 모여서 잘려나감으로써 날의 외측 부분이 떨어지는 일이 없어진다고 한다. 발광다이오드(LED)등의 기판으로서 사용되는 산화규소(SiC)웨이퍼용 연삭소재 ‘GS08’ 시리즈를 개발했다. 통상의 반도체 웨이퍼보다 단단한 SiC웨이퍼를 화학물질을 사용하지 않고 연삭하기 위해 독자 개발의 다공질 ‘비트리파이드본드’를 채용했다. CJ

알루미늄 합금 도급법을 개발
立命大  금속피로방지에 유효
立命館大學의 酒井達雄 교수 등 연구팀은 금속피로의 방지에 유효한 알루미늄 합금용 도금법을 개발했다. 니켈과 인을 도금하는 것으로 부하를 약 10억 회(回) 가하는 실험의 결과, 도금을 하지 않은 알루미늄 합금에 비해 최대 30배 이상의 회수로 낮출 수 있었다. 개발한 도급법을 응용하면 자동차나 항공기의 내구성을 높이는데 도움이 되리라 보고 있다.
연구팀은 니켈이나 철, 인 등을 다양하게 조합시켜서 알루미늄 합금을 도금. 4종류의 합금에 약 10억 회의 부하를 가하여 금속피로가 일어나는지를 조사했다. 그 결과, 니켈과 인을 도금한 알루미늄 합금이 가장 단단했다.
금속에 반복하여 부하를 가하는 금속피로의 실험은 시간이 걸린다. 따라서 알루미늄 합금의 경우는 지금까지 약 1천만 번까지 부하를 가하는 실험이 가능할 뿐이었다. 1천만 번 정도의 부하에서는 도금의 종류를 바꾸어도 합금의 강도는 크게 변하지 않았다. 연구팀은 종래의 4배의 속도로 합금에 부하를 가하는 장치를 동시에 복수로 움직여서 실험했다. 새 도금법을 자동차의 엔진이나 항공기의 주날개용 소재를 만들 때 응용하면 내용기간을 늘릴 수 있을 가능성이 있다고 한다. 일경산업

전해수 기술
실내의 제균효과 실증
三洋電機는 독자적으로 개발한 전해수 기술에 실내의 제균효과가 있다는 것을 확인했다. 많은 사람들이 모이는 교실 내에서 효과를 조사한 결과, 균이 최대 93% 감소했다고 한다. 전해수 기술을 활용한 공기청정기의 판매확대로 이어나갈 생각이다.
감염증에 대해 연구하는 北里硏究所와 공동으로 실험했다. 三洋의 전해수 기술은 일반적인 수돗물을 전기분해하고 살균효과가 있는 차아염소산을 생성한다. 가습기 등에도 도입되어 있다.
실험에서는 39명이 실내에 있는 약 89평방미터의 교실 안에 전해수 기술을 갖춘 공기청정기를 3대 설치하고, 공기 중의 세균 수를 측정했다. 균에는 병을 일으키는 포도상구균 등의 이외에 사람에게는 해를 주지 않는 균도 포함되어 있다.
수업 중에 공기청정기를 운전시키자 75분 후에 균은 60% 줄어들어 공실(空室)일 때와 거의 같은 정도가 되었다. 또 수업 후 사람이 나간 뒤 2시간 후에는 수업 중과 비교했을 때 93% 감소했다고 한다.
三洋은 지금까지 실험실 안에서 자사의 전해수 기술의 효과를 확인해 왔는데, 실제로 많은 사람이 모인 장소에서 조사한 것은 처음이라고 한다. 학교나 병원 등 많은 사람이 모이는 장소에서도 유효하다고 보고 있다. 일경산업

새 유기반도체 재료
廣島大學의 龍宮和男 교수와 日本化藥 연구팀은 고속작동에 적합한 안정성이 높은 유기반도체 재료를 개발했다. 아모르파스 실리콘으로 만드는 현재의 소자에 비해 약 3배의 고속화가 전망된다. 종래의 유기반도체 재료는 공기에 닿으면 열화하는 과제가 있었는데, 새 재료는 대기 중에서도 사용할 수 있다. 둥글게 말 수 있는 슬림형 표시장치인 전자 페이퍼 등 폭넓은 용도에 유망하리라 보고 있다.
개발한 재료는 ‘DNTT’라고 하는데, 시판되고 있는 고분자 재료(2나프토알데히드)로 3단계의 공정을 거쳐 합성할 수 있다. 전하가 이동하기 쉽다는 특성이 있으며 동작속도의 지표가 되는 값은 아모르파스 실리콘의 3배에 달하여 지금까지 개발되어 있는 유기반도체 재료 중에서 가장 높은 부류에 들어간다고 한다.
대기 중에서 사용해도 열화되지 않는 이점도 아울러 갖추고 있다. 유기반도체에서는 ‘판타센’ 등 실용적인 재료가 이미 개발되어 있는데, 열화되기 쉽기 때문에 공기가 닿지 않도록 소자를 밀폐하고 있다. DNTT는 지금까지의 실험에서 대기 중에서 약 10주 동안 동작시켜서 변화하지 않아 안정성이 대폭 향상했다.
진공장치 안에서 실리콘이나 유리, 플라스틱 등의 기판에 증착할 수 있는 이외에 용매에 녹여서 도포하는 것도 가능하게 되었다. 대면적의 기판에 싼값으로 인쇄할 수 있게 되어 유기반도체의 응용범위를 넓힐 수 있을 가능성이 생겼다.
슬림형 표시장치의 구동소자인 박막 트랜지스터로서 실용화를 전망하고 있다. 무선IC태크의 제작이나 전력을 공급하는 필름, 얇아서 둥그렇게 말 수 있는 스캐너 등의 응용도 상정하고 있다. 에폭시 수지 등으로 전자재료 사업을 확충하고 있는 日本化藥이 廣島大로부터 라이센스를 받아서 연구자와 메이커용으로 시작품의 제공할 예정이다.
▼유기반도체 재료 현재 주류인 반도체는 실리콘 등 무기계 재료로 만든다. 이에 재해, 탄소나 수소를 중심으로 하는 유기화합물로 만드는 반도체도 1960년대 초반부터 기초적인 연구가 시작되었다.
플라스틱 필름의 표면 등에 대면적이라도 값싸게 소자를 제작할 수 있는 재료로서 주목을 끌고 있다. 유기EL(일렉트로 루미네센스)표시의 실용화와 함께 동작속도나 수명 등의 성능향상을 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 일경산업자동차의 배기가스 정화 촉매
산소의 움직임을 즉시 해석
東京大學大學院의 岩澤康裕 교수, 타다미즈끼(唯美津木) 조교 등은 자동차 배기가스의 정화에 사용하는 촉매의 작용을 실시간으로 해석하는데 성공했다. 촉매가 하는 산소의 흡장·방출 과정을 특수한 방사광 장치를 사용하여 해석했다. 산화나 환원의 상세한 모습을 관찰할 수 있어, 지금까지의 과학상식으로는 알 수 없는 ‘불가사의한 새 현상’(岩澤교수)도 볼 수 있다고 한다. 자동차에 사용하는 배기가스 정화 촉매의 고기능화에 도움이 될 뿐 아니라 환경촉매나 촉매재료 그 자체의 개량으로 이어지리라 기대할 수 있다.
豊田中央硏究所(愛知縣 長久手町), 고에너지가속기연구기구의 물질구조과학연구소와의 공동연구.
배기가스 정화의 촉매는 질소산호물이나 일산화탄소, 탄화수소를 각각 질소, 이산화탄소, 물로 변환하여 무해화한다. 이러한 촉매가 유효하게 작용하기 위해서는 산소의 농도를 적절하게 제어할 필요가 있다. 따라서 조촉매를 사용하여 산소의 흡장·방출을 하고 있는데, 어떤 메커니즘으로 작용하고 있는지 알 수 없었다.
실험에 사용한 조촉매는 세륨과 지르코늄의 산화복합체. 촉매에 산소가 흡장되면 세륨이온이 우선 산화되고 이어서 지르코늄이온이 산화되었다. 또 평소라면 세륨이온은 받아들인 산소의 양과 같은 양이 산화될 것이지만 실제로는 1대 1보다 훨씬 적은 양이 산화되었다. 반대로 산소를 방출(환원)하는 과정도 산소가 조금 빠지자 한꺼번에 세륨이온이 환원되었다. 이러한 현상은 종래의 과학상식으로는 설명이 불가능하다고 한다. 일간공업

발전의 구조 열전재료로 해명
東大 등  설계·개발에 일익
東京大學의 藤森淳 교수 등 연구팀은 뜨거워지면 전기를 만들어내는 산화물 열전 재료의 발전 메커니즘의 일부분을 밝혀냈다. 열전재료는 공장이나 자동차 등에서 발생하는 섭씨 300~700도의 폐열을 전기로 바꿔 유효 이용하는 재료로서 기대되고 있는데, 발전의 구조를 알지 못한 상태였다. 이번 성과는 실용적인 고성능의 열전재료를 설계하여 개발하는데 도움이 될 것이라고 한다.
名古屋대학의 太田裕道准 교수, 東京工業大學의 細野秀雄 교수 등과 공동연구한 성과.
藤森교수 등은 열전재료로서 높은 온도에도 견딜 수 있는 대표적인 코발트 산화물에 주목. 극저온에서부터 온도를 올리면서 그 안을 돌아다니는 전자의 상태를 광전자 분광법이라는 기술로 자세하게 조사했다.
전자는 물질 속에서 ‘파도’로서의 성질과 ‘입자’로서의 성질을 함께 갖는다. 재료가 극저온일 때는 전자가 파도의 성질을 강하게 나타내는데, 섭씨 마이너스 70도보다 높아지면 입자의 성질이 강해진다. 그리고 전자가 서로에게 반발하는 ‘강(强)상관물질’로서 행동함과 동시에 높은 전압을 발생하게 되었다. 그 결과, 열전효과는 ‘전자의 입자 성질이 일어나고 있다’고 藤森교수는 보고 있다. 지금까지 산화물 열전재료의 개발은 메커니즘을 모르는 체로 진행되어 왔다. 일간공업

무기EL 밝기 2배 加VB 아이화이어 개발
캐나다의 디스플레이 벤처, 아이화이어 테크놀로지는 휘도를 종래의 2배로 높인 청색의 무기 EL(일렉트로 루미네센스)를 개발했다. 무기EL의 두께 수 밀리미터의 슬림형 제조가 가능하며, 유기EL에 비해 수명이 길고 고휘도를 실현하여 대형화, 고정세화가 가능하게 되어 무기EL이 차세대의 새로운 디스플레이의 후보 가운데 하나가 될 수 있게 되었다.
무기EL은 무기화합물을 사용하는 발광소자. 시작한 소자는 사방 몇 인치. 소자의 발광부분인 형광체의 재료에 유로퓸을 첨가한 바륨 . 알루미늄 . 유황의 화합물을 이용했다. 재료의 혼합비율이나 합성기술의 개량으로 휘도를 1평방미터 당 2300칸델라로 높였다. 三洋電機, 大日本印刷의 협력을 얻었다.
42형을 만들었을 경우는 동 500칸델라에 상당하는 밝기로 액정 디스플레이와 같은 정도. 현재는 청색의 단색발광이지만 대형화하여 색의 교환층 등을 겹치면 30~50형의 슬림형 풀하이비전 텔레비전을 실현할 수 있다고 한다.
유기EL은 수명이 약점이라고 알려져 있는데, 이번에 개발한 무기EL은 수명인 6만 시간으로 유기의 거의 2배. 디스플레이의 두께는 유기EL급으로 액정 등으로 슬림화하기에 적합하다. 이 회사는 ‘액정이나 플라즈마 텔레비전에 비해 제조공정이 적어 10~20%의 원가절감을 전망할 수 있을 것’이라고 보고 있다.
아이파이어는 우선 5~25형의 중소형으로 올해 안에 사업화할 계획이다. 무기EL은 액정이나 유기EL에 비해 사용가능한 온도범위가 섭씨 마이너스 40도에서 플러스 80도까지로 넓다. 진동이나 충격에도 강하여 산업용으로 경쟁력이 있을 것으로 보고 있다. 이 회사는 구동용 반도체를 부착한 패널까지 제조. 텔레비전이나 디스플레이 등의 최종 제품은 타사에 생산을 위탁할 방침으로 파트너 기업을 찾는다. 유기EL과 소재가 달라 화질이나 동화(動畵)를 제어할 전용 반도체가 필요하다고 한다. CJ
하드디스크 기록용량 20배
富士通가 새 방식의 기술
富士通은 하드디스크의 기록용량을 현재의 20배에 저장할 수 있는 자기디스크 기술을 개발했다. 정보를 기록하는 자성재료 부분을 가늘게 등 간격으로 고밀도하게 늘어놓고 동시에 자성재료가 서로에게 악영향을 주지 않도록 비자성 재료로 칸막이한 구조로 한다는 것이 특징. 현재의 ‘수직자기기록방식’에 이은 신기술로서 7~8년 후의 실용화를 목표로 한다.개발한 것은 ‘패턴드매디어’라고 하는 차세대 기록 디스크의 기반기술.
자기디스크에서는 자성재료의 작은 점을 많이 늘어놓고 각각에 정보를 기록하고 있다. 이것을 가늘게 고밀도로 할수록 같은 면적에 많은 정보를 기록할 수 있다. 단, 고밀도로 하면 자성재료의 점끼리가 서로에게 간섭하여 에라를 일으킬 우려가 있다. 신기술은 점 사이를 메우는 비자성 재료가 간섭을 방지하기 때문에 보다 고밀도로 할 수 있다. 고밀도에 적합한 수직자기기록방식과 조합시켜 사용함으로써 면적 1평방인치 당 1테라피트를 넘는 기록밀도를 실현할 수 있다고 한다.
디스크의 기판에는 비자성 재료인 산화알루미늄을 채용. 그 위에 직경 약 10나노미터의 산화철의 점을 등(等)간격으로 늘어놓는다. 조건을 갖추면 분자 등이 자연스럽게 매끈하게 늘어서서 규칙적인 구조를 만드는 자기 조직화한다는 현상을 이용한다. 늘어놓은 산화철을 노광공정의 포토마스크로 하여 패턴을 만들고, 직경 약 10나노미터의 미세한 구멍을 파는 가공을 한다. 각 구멍에 자성체인 코발트를 채워 넣음으로써 고밀도한 디스크를 만들 수 있다.
이번에 시작한 기록 디스크는 자성재료끼리의 틈새가 약 3나노미터. 기록밀도로 하면 1평방인치 당 4테라피트. 이로써 2.5형 하드디스크를 실현할 수 있게 되면 기록용량은 디스크 1장 당 양면 2.4테라바이트가 된다. 현재의 약 20배에 상당한다.
신기술은 하드디스크의 대용량화, 소형화, 저가격화로 이어진다. 앞으로 기록의 위치와 타이밍을 결정하는 제어부를 만들어서 실제로 정보를 기록하는 단계로 들어간다.
한편, 富士通는 2.5인치형으로서는 업계 최대 용량이 되는 320기가바이트의 하디디스크 구동장치(HDD)를 개발, 올 2월부터 판매할 예정이다. 대용량화가 가능한 수직자기기록방식의 최신기술을 채용, 디스크 1장당의 용량을 종래 제품 대비 50% 증가한 160기가바이트로 높였다.
신제품은 ‘MHZ2BH’ 시리즈. 용량은 40기가에서 320기가바이트까지 7기종을 갖추었다. 노트북 컴퓨터의 상위 기종용으로 2008년도에 2천만 대의 판매를 전망한다. 일간공업

연료전지 수명 2배
日立악셀은 연료전지의 중추 부재인 전해질의 열화를 방지하는 전지 안에서 촉매로 사용되는 백금이 녹아내려 전해질 안으로 들어가는 것을 방지하도록 전극을 연구. 종래에 비해 수명을 2배로 늘려서 백금을 제거하기 위한 장치를 부착할 필요가 없도록 했다. 사이즈를 억제한 채로 4천 시간 이상의 동작이 가능하여 휴대할 수 있는 소형 연료전지의 실용화를 뒷받침할 수 있을 것 같다.
연료전지는 음극에서 수소를 플러스 이온과 전자로 분해하여 발전. 수소이온을 이동시키는 전해질을 매개로 하여 양극의 산소이온과 결합시켜서 물을 배출한다. 산소를 이온화할 때에 촉매로서 백금이 사용되고 있다.
단 연료전지의 운전과 정지를 반복하면 전극에 사용하고 있는 탄소와 백금의 결합이 무너져 버린다. 분해한 백금은 전해질 쪽으로 녹아나와 불순물로 축적. 수소이온의 전도를 방해하게 되어 연료전지 전체의 출력저하의 원인이 된다.
악셀은 양극 안에 독자의 유기물을 첨가. 유기물 분자의 산소를 사용하여 백금을 보충할 수 있고 녹아나온 백금은 양극 측에 머문다. 연료전지의 온, 오프를 5천 회 반복하는 가습실험을 실시한 결과, 종래의 전국에서는 출력이 50% 이하로 저하되어 있었으나, 유기물을 첨가한 타입의 경우는 약 90%를 유지할 수 있었다고 한다. 통상은 유기물을 첨가하면 전극의 전도율이 저하되어 버리지만, 가장 적합한 조성의 유기물을 채용하여 출력을 유지했다.
가정용이나 자동차용의 대형 연료전지라면 전용 장치를 부착하여 분리한 백금을 제거할 수 있다. 단, 소형품에서는 사이즈에 제한이 있는데다가 온오프의 빈도도 높다. 소형으로 억제한 채로 백금의 용출에 대한 대책을 강구할 필요가 있었다. 이 기술은 전해질에 고체고분자를 사용하는 연료전지용. 악셀은 새로운 기술을 이용하여 외출 시에 가지고 다닐 수 있는 전원을 개발, 2010년까지 제품화한다. 알루미늄과 물에서 발생시킨 수소를 연료로 할 방침. 출력을 10~100와트 정도로 설정. 아웃도어일 때나 비상  시에 휴대할 수 있는 전원으로서 수요를 발굴할 계획. 일간공업
오수처리장치 응집제에 천연 광물
스토라팩 취급 간단
포장기기 대형기업인 스토라팩(東京·中央, 사장 下島敏男)은 천연광물이 원료인 응집제를 사용하여 오수를 처리하는 장치를 개발, 판매를 시작했다. 도료의 세정수나 식품가공 배수 등 수용성 오수를 처리한다. 응집제에 천연 광물을 사용하고 있기 때문에 유기계 응집제에 비해 취급이나 관리가 용이하다고 한다.
장치의 탱크에 오수를 모으고, 탱크 안의 물을 회전시켜서 응집제를 넣는다. 응집제는 광물을 소각로 속에서 연소시켜서 만드는데, 광물에 포함된 일부의 물질이 플러스 전하를 갖는다고 한다. 이것이 오수 속에서 마이너스의 전하를 띠는 오염 성분을 모은다.
장치는 폭 95센티미터, 깊이 95센티미터, 높이 89센티미터. 본체 가격은 35만 엔(세금별도). 일간공업

연료전지 발전부품 작동 온도 낮춰
東邦가스, 도전율 높이다.
東邦가스는 차세대의 고형산화물형 연료전지(SOFC)용으로 보다 낮은 온도에서 작동할 수 있으며 내구성이 높은 발전부품(셀)을 개발했다. 전해질의 재료를 재검토하여 산소이온의 도전율을 높인 이외에, 전극재료인 촉매의 개질로 열화를 억제했다. 저온작동으로 함으로써 종래와 비교해 값싼 부재를 사용할 수 있게 되어 연료전지의 제조원가를 삭감할 수 있다고 한다.
전해질 재료인 스칸듐의 배합량을 종래 대비 2.5배로 늘려 도전성을 높였다. 이로써 종래 작동온도가 섭시 100도였던 것을 750도에서도 높은 발전성능을 발휘하게 되었다.
또한 전해질 재료와 전극재료의 중간층에 산화세륨을 뿜어서 소성함으로써 열화율을 억제. 1천 시간 당의 열화율을 종래의 3% 정도에서 0.25%로까지 개선했다.
東邦가스는 발전부품을 SOFC시스템 개발회사에 판매하여 저가격이며 기동시간이 짧은 연료전지의 개발을 촉진시킬 생각이다. 일간공업

플라티나 사용량 1/100
中嶋金屬 연료전지 전극 도금 기술
中嶋金屬(京都市 右京區, 사장 中嶋照男)은 연료전지의 전극에 사용하는 플라티나의 사용량을 종래 대비 약 100분의 1로 줄이고, 내식성도 높일 수 있는 플라티나 도금 기술을 개발했다. 도금방법을 연구하여 도금층의 플라티나 입자간 틈새를 없애서 액체전해질에 의한 부식으로부터 전극을 지킨다. 연료전지의 원가절감으로 이어지도록 하는 것이 목적.
새 기술은 도금욕조 안의 전류값과 액체온도, 농도 등을 각각 10단계 정도로 변화시킨다. 플라티나의 직경은 2나노미터로 종래의 약 5분의 1이며, 모양도 타원형과 예각을 가진 입자를 만들 수 있다.
종래보다 작은 형태의 다른 입자를 적층함으로써 입자간의 틈새를 메워서 내식성을 향상시킨다.
구체상(球體狀) 입자를 겹쳐쌓는 종래의 플라티나 도금 기술은 마이크로미터 레벨의 두께가 한계였지만 이 기술로 나노레벨이 가능하게 된다. 플라티나는 연료전지의 전해질 촉매 재료로서 없어서는 안 될 재료로 알려져 있다. 단, 고가이며 자원량도 한정되어 있기 때문에 사용량 저감과 대체 재료의 개발이 요구되어 왔다.
이 회사는 2010년도 내의 실용화를 목표로 큰 전기 메이커와 공동으로 도금층의 박막화에 노력하고 있다. 일간공업

세라믹 입자 공에 가깝고 입경 일정
코바렌트매터리얼 직경 30마이크로부터 가능
東芝에서 MBO(경영진이 참가하는 매수)로 독립한 코바렌트매터리얼은 종래의 제조법에 비해 보다 공에 가까운 형상으로 일정한 모양인 초소형 세라믹 입자를 개발했다. 입자를 한 알씩 생산하는 새로운 제조법을 채용, 직경은 30마이크로미터에서 500마이크로미터까지 임의로 선택할 수 있다. 필터용 소재나 연마제, 세라믹스 재료로서의 이용을 전망한다.
코바렌트가 개발한 제조법은 한 알 한 알을 액체 속에서 조립(造粒)하여, 안정적으로 공에 가까운 형상으로 마무리한다. 입경을 균일하게 함으로써 액체서 매끄럽게 흘러나오는 필터와 보다 치밀하게 깎여지는 연마제가 가능하다.
소재는 티타니아, 알루미나, 실리카, 아파타이트 등 산화물 세라믹에 대응한다. 새 제조법은 입자를 다공체로 하거나 치밀체로 하거나 할 수 있다. 필터나 흡착제로서 이용할 경우는 다공체로서 표면적을 늘리고, 연마제로 사용할 때는 치밀한 구조로 만들어 강도를 높인다.
올해 안에 판매를 시작, 몇 년 내에 연간 수 톤 단위로 양산한다. 한 알 한 알씩 만드는 제조법이면서 생산성이 떨어지지 않는 방법을 연구하고 있으며, 생산 원가는 종래 제법과 동등한 정도로 낮출 계획. 자사의 세라믹스 제품의 재료로서 이용할 생각.
세라믹의 구상입자는 종래 재료의 미분을 포함한 액상의 재료를 안개처럼 뿜어서 형성하는 스프레이 드라이라는 방법으로 생산했다. 표면장력을 이용하여 구상으로 만들었으나 크기가 균일하지 않을 뿐 아니라 형상도 찌그러진 것인 만들어졌다. 입경이 불규칙하면 필터로 만들었을 대 압손(壓損)이 발생하거나 비뚤어진 부분이 깎여서 미세한 쓰레기가 발생하거나 하는 문제가 있었다. 일간공업

나노기술 활용의 다기능 재료
실리카 다공체 양산 연료전지를 효율화
식품소재·화학품 메이커의 太陽化學은 직경 1.5나노~7나노미터의 초미세한 구멍이 규칙적으로 늘어선 실리카(이산화규소) ‘메소폴러스실리카’의 양산기술을 개발했다. 0.1나노미터 단위로 공경(孔徑)을 제어할 수 있다. 백금을 빈 구멍에 채우면 상온에서도 반응하는 등 촉매로서의 성능이 대폭 높아져 연료전지의 성능향상 등에 도움이 된다. 광합성을 하는 기능재료의 실현도 가능하여 나노기술을 살린 다기능 재료로 판매한다.
메소폴라스 실리카는 토요타그룹의 豊田中央硏究所(愛知縣 長久手町)등이 기초기술을 개발.  太陽化學이 식품용 유제화 등 계면제어의 노하우를 응용하여 豊田연구소와 양산기술을 확립했다. 太陽化學은 작년 12월, 三重縣 四日市 시내에 세계 최초의 연 생산 20톤 규모의 메소폴러스 실리카 제조 설비의 가동을 시작했다. 올해부터 ‘TMPS’라는 상품명으로 샘플출하한다.
우선 규산염을 넣어 pH를 조정한 물 속에서 계면활성제 분자의 집합체를 만든다. 거기에 정전기를 가하면 규산염이 계면활성제 주위에 모여서 두께 1나노미터의 실리카 분자막이 벌집 모양으로 조직화한다. 이것을 소성, 계면활성제를 제거하여 합성한다.
백금을 용액화하여 메소폴러스 실리카의 구멍에 스며들게 하면 초미립의 백금은 표면적이 넓어져, 섭씨 25~50도의 상온에서 소량으로 종래와 같은 촉매효과를 낸다. 백금촉매는 통상 섭씨 150도 이상이 고온 하에서 사용할 필요가 있는데 비해 사용이 편리해진다. 백금은 연료전지의 전극에 사용하는 촉매나 석유정제 시의 화학반응 촉매로서 사용되고 있어, 이러한 분야에서 효율 향상으로 이어진다.
또 엽록소를 채워 넣으면 광합성의 구조를 인공적으로 재현할 수 있다. 단백질이나 체내 효소 등을 조합하면 단백질의 반응을 이용한 전자부재 등이 될 가능성도 있다. 그때는 메소폴러스 실리카가 열을 막아서 고온의 조건에서도 단백질 등의 반응을 유지할 수 있다.
메소폴러스 실리카의 표면적은 1그램 당 1000평방미터 이상. 흡탈수 성능도 우수하여 가전 업계와 공조기용 제습제로서 용도개발도 진행하고 이다. 일간공업

유기EL 수명 9배로
北陸先端大 소자구조 재검토
北陸先端科學技術大學院大學(石川縣 能美市)의 村田英幸准 교수와 松島敏則 연구원은 유기일렉트로 루미네센스(EL)소자의 수명을 종래 9배로 연장할 수 있는 기술을 개발했다. 소자 구조를 재검토하여 발광층 등 내부 층의 접합면의 열화를 방지함으로써 장수명화로 이어진 것이라고 보인다.
유기EL은 전압을 가하면 발광하는 수지로, 발광층이나 전극, 플러스의 전하인 ‘정공(正孔)’을 수송하는 층 등을 겹쳐서 만든다. 이번에 유기EL 소자의 빛을 통과시킬 투명전극과 정공을 수송하는 층이 접하는 면에 전류가 잘 흐르도록 하는 무기물 ‘산화 몰리브덴’으로 만든 박막을 삽입. 실험에서 가장 에너지 전도효율이 높다고 판명한 0.75나노미터의 극박막을 채용했다.
정공 수송층과 전자를 통과시키는 발광층이 접하는 면에서 전류의 전도율이 떨어지고 있다는 점에도 주목. 쌍방을 1대 1로 혼성한 5나노미터의 박막을 사이에 추가. 전류가 잘 통과하도록 하여 열화를 억제했다. 그 결과, 텔레비전의 밝기에 가까운 360칸델라의 휘도가 반감할 때까지의 시간이 종래의 4천 시간 정도에서 3만 7천 시간으로 확대되었다. 소비전력도 최대 17%감소할 수 있다고 한다.
村田准교수 등은 유기EL소자의 수명을 열화시키는 수분을 제조과정에서 제거하는 기술을 이미 확립한 상태. 이번 기술과 조합시켜서 일단의 장수명화로 이어질지 어떨지를 검증한다. 일간공업

도전재, 성능 3배로
大阪가스 등 수지에 미소한 탄소
大阪가스와 大阪市立工業硏究所 등은 수지 등에 전기가 잘 통하도록 하는 도전 재료의 성능을 약 3배로 끌어올리는데 성공했다. 탄소로 된 미소한 도전재료에 수지 등에 섞어서 사용한다. 소량이라도 높은 도전성을 발휘하므로 전자부품의 대전을 방지할 투명한 포장재와 텔레비전 화면용 정전기 방지재료를 만들 수 있다. 문자 등을 유리에 직접 베끼는 표시장치에도 응용할 수 있다.
미소한 탄소의 막대를 나선형으로 한 ‘카본나노코일’이라는 도전재료를 방향족 수지에 섞은 결과, 전지의 부재 등에 사용되는 도전재료의 탄소미립자에 비해 약3배의 도전성을 발휘했다. 구상의 미립자에 비해 나선형 나노코일은 잘 응집하지 않아 수지 속에 균등하게 흐트러뜨리기 위해 도전성이 향상된 것이라고 보인다.
나노코일을 수지나 필름 등에 섞으면 투명하고 도전성이 높은 소재를 만들 수 있다. 전자부품을 정전기로부터 지키는 포장재로 사용하면 포장한 부품을 밖에서 볼 수 있다. 수지에 섞어서 텔레비전이나 컴퓨터 등의 화면에 바르면 화면의 밝기를 유지한 채 정전기에 의한 먼지의 부착을 막을 수 있다.
자동차의 앞 유리에 속도 등의 수치를 표시하는 연구가 진행되고 있는데, 大阪가스 등의 도전재라면 유리의 투명도를 유지한 채 수치 등을 확실하게 표시하는 장치를 만들 수 있다. 과학기술진흥기구의 大阪府지역결집사업의 연구성과. 일간공업

慶大와 高周波熱鍊
DLC밀착향상으로 개질 기술
처리시간  진공성막의 1/100
크롬입자를 금속표면에 고속 투사  
대폭 원가다운
慶應義塾大學이공학부의 小茂鳥潤准 교수와 高周波熱鍊은 진공성막의 100분의 1 이하의 시간으로 다이아몬드 라이크 카본(DLC)의 밀착성을 높일 수 있는 표면개질기술을 개발했다. 크롬입자를 고속으로 금속표면에 투사하여 가공시간을 단축. 진공장치를 이용하지 않고 수백만 엔의 투사기와 고주파 가열장치로 가공할 수 있기 때문에 대폭적인 원가삭감효과를 전망할 수 있다. 이미 특허를 출원하여 온도조건과 개질의 메커니즘에 대해 실증실험을 시작했다.
가공방법을 약 900℃의 장치 내에서 50마이크로미터의 크롬 입자를 매초 200미터의 속도로 금속표면에 던진다. 가공시간은 약 1분. 고온 하에서 크롬이 확산되기 쉽도록 함으로써 표면을 거의 균일하게 개질하여 10마이크로미터 두께의 크롬층을 형성한다.
지금까지의 실험에서는 3마이크로미터의 개질층에 DLC를 성막한 상태로, 알루미나 공에 9.8뉴톤의 가중을 가해 16밀리미터의 범위에서 5000회를 문질러도 일반 DLC성막과 동등한 마모계수를 유지할 수 있다는 것을 확인했다. 중간층에서 밀착시키는 DLC는 열화로 면이 벗겨지는데 비해, 표면개질은 마모부분만이 소모하므로 금속의 변형에 의한 균열에도 견딜 수 있다.
다이아몬드의 성질에 가까운 탄소막인 DLC는 부품의 마모계수를 대폭 개선하는 효과가 있다.
단, 금속과의 경도차가 커서 양자의 밀착에는 고가의 진공장치에 의한 중간층의 형성이 필요. 알루미늄 등의 금속에는 성막하기 어려운데다가 세로 방향으로 절단하는데 약한 등의 과제가 있었다. 새 제법이 실용화하면 베어링이나 기어 등 금속부품을 다루는 폭넓은 업종에서 활용을 기대할 수 있다. 일간공업

제올라이트화로 중금속 흡착
日本建設技術 폐유리로 수질 정화제
日本建設技術(佐賀縣 唐津市, 사장 原裕)은 佐賀大學의 연구성과를 바탕으로 폐유리를 이용한 기능성 발포유리의 제조기술을 개발했다. 발포유리의 비중을 조정하여 물에 가라앉도록 함과 동시에 유리 표면을 제올라이트화하여 중금속 등을 흡착하는 기능을 갖도록 했다. 수질정화재료로서 용도를 개척한다. 과학기술진흥기구(JST)의 위탁사업으로서 제조기술을 개발했다.
유색유리와 건설폐자재의 판유리 등은 재활용이 곤란했으나 흡수성이 우수한 발포유리로 재가공하여 녹화자재 등에 이용하고 있다. 이번 연구에서는 비중이 1보다 커지도록 유리 속의 기공이 서로 이어지기 쉬운 가공법을 개발했다. 발포제의 종류와 첨가량을 최적화하고, 소성시간을 조정함으로써 비중을 높일 수 있도록 했다. 또 발포유리에 포함된 실리카 성분을 이용, 알칼리, 알루미늄. 물을 공급하면서 가열함으로써 기공부분을 포함한 표면을 제올라이트화하는 기술도 확립. 제올라이트화로 양이온 교화기능이 생겨 암모니아나 중금속의 흡착·제거가 가능해졌다. 일간공업

직경 1mm의 초전도 선재
富山大 등 압출가공으로 제작
富山大學의 池野進 교수 등은 日輕金아크토(東京都 品川區), 新日輕(동 江東區)와 공동으로 초전도 성능을 가진 알루미늄 복합재료에서 압출가공으로 직경 1밀리미터의 선재를 제작하는데 성공했다.
선재화로 의료기기 등에 사용할 초전도 선재로서 실용화를 기대할 수 있다. 따라서 앞으로는 소재의 개량 등에 도전하여 초전도성능의 향상을 꾀하려고 한다.
세선화한 알루미늄 복합재료는 알루미늄에 2붕소마그네슘(MgB2)입자를 분산시켰다. 종래의 재료에 비해 용이하게 초전도 상태로 만들어졌고 온도변화에 대한 안정성도 높다.
제작한 선재는 직경 1밀리미터, 길이 약 1미터. 압출가공 도중에도 잘 깨지지 않아 강도가 높은 복합화의 비렛을 개발하여 세선화(細線化)했다. 통상의 알루미늄 합금 압출가공설비에 제작할 수 있다고 한다.
池野교수 등은 지금까지 동 3밀리미터의 선재를 제작한 바 이다. 초전도 선재로서 실용화하려면 적어도 동 1밀리미터까지 세선화할 필요가 있었다. 자기공명단층활영장치(MRI)에 사용할 초전도 마그넷의 코일용 선재 등에 용도가 전망된다.
앞으로는 초전도 성능을 높이기 위해 MgB2입자를 더욱 미세화하여 알루미늄에 균일하게 분산되도록 소재의 개량연구를 추진한다. 일간공업

레이저광 파장 반으로
物材機構 불화물의 단결정 사용
물질·재료연구기구는 日立化成工業과 공동으로 불화물의 단결정을 사용하여 입사한 레이저광의 반이나 되는 파장의 빛을 내는데 성공했다고 발표했다. 의료분야 등에 기대되는 자외선의 고체 레이저 개발로 이어진다.
직경 5센티미터의 강유전성을 가진 불화바륨·마그네슘 단결정을 작성, 결정을 사용하여 빛의 파장을 변환하는 의사위상정합(QPM)소자를 만들었다. 실제로 레이저광을 입사하여 파장 406~532나노미터의 3종류의 레이저광을 만들었다.
강유전성이 가진 자석의 방향이 보다 짧은 간격으로 반전하는 결정을 만들면 보다 파장이 짧은 레이저광을 만들 수 있게 된다. 物材機構는 단결정의 개량이나 효율의 향상 등에 도전하여 파장 193나노미터의 자외 레이저 빛을 만드는 고체발진기의 실용화를 목표로 한다.
파장 193나노미터의 자외레이저는 반도체의 가공 등에 이용되고 있다. 그러나 광원에 불화아르곤의 가스를 사용하기 때문에 취급이 어렵고 이용범위가 한정되는 과제가 있었다. 일간공업

Shell, 수소 저장 프로젝트의 공동 연구 파트너로 Ilika를 선택
Shell 그룹의 계열사인 Shell Hydrogen은 Ilika 테크놀로지사를 고상 수소저장에 사용될 재료를 공동 개발하기 위한 파트너로 선정하였다.
수소를 연료로 채용하기 위한 핵심 장벽중에 하나는 안전하고 경제적인 수소 저장 법을 찾는 것이다. Ilika는 수소 저장에 관련된 재료의 급속 형성에 대한 기술을 가지고 있다. Ilika 테크놀로지사는 1억 5천만 달러가 넘는 투자를 받아 8억 3천만 달러의 가치 평가를 받고 있다. 펀드는 재료의 연구 개발 프로그램과 재료 개발 장비에 사용되는 자본 투자에 배당되었다.(www.
ilika.com 참조). ACB

핵 발전 응용을 위협하는 펀드
미국 원자력 규제 위원장인 Dale Klein은 두 핵발전소 건립을 위한 TVA를 받았으며 2007년까지 추가적으로 3개 이상, 2008년에는 10에서 12개의 TVA를 더 받을 것으로 기개하고 있다. Klein은 만약 위원회가 2007년 수준으로 2008년 동안 기관을 운영한다면 이는 인상적인 일 일 수 있다고 말했다.
“핵발전의 르네상스가 지금인것 같습니다.” 그는 최근 뉴스 컨퍼런스에서 이렇게 말하면서 2008년 연방 기금의 지체가 이 르네상스를 망칠수도 있다고 덧붙였다. “성장세에 있는 어느때에도 지난 해의 기금을 생각해야하고 이는 결과적으로 매우 부정적인 영향을 미칠 것입니다.”라고 Klein이 말했다. (www.nrc.gov 참고). ACB

유럽지역의 공동 R&D 열풍
매년 유럽 위원회에 의해 발행되는 “EU 산업 R&D 투자 현황판”에 따르면 유럽기업들 간의 공동 R&D 투자가 2006년에 비해 7.4 퍼센트 증가한 것으로 나타났다. 이 결과는 2005년에 시작된 긍정적인 흐름이 지속된 것으로 2005년 평균 R&D 성장세는 5.3%였다. 그 이전에, 투자비용은 마이너스 성장이거나 극소량이 증가하는데 그쳤었다.
유럽의 상위 1000개 기업과 전세계 1000개 기업의 R&D 비용을 분석한 결과, 이들 2000개 기업은 720억 유로(약 1조 700억 달러)를 R&D에 사용하여 전세계 기업의 R&D 비용의 87%이상을 차지하고 있었다.
전체 R&D 투자 비용 순으로 순위를 매겼을 때, 3개의 유럽회사가 리스트의 탑 10에 들었는데, DaimlerChrysler가 5위로 52억 유로(약 77억 달러)를, GlaxoSmith
Kline과 Siemems가 각각 7위와 8위에 랭크되었다. 성장 부문을 살펴보면, 약제와 바이오기술이 기술, 하드웨어와 장비 산업을 움켜쥐고 있었다. 화학부문도 강세를 보이며 우주항공과 군방위 부문도 강세를 보였다. ACB

Illinois 팀, 분자를 통해 열전달 측정
Illinois 대학의 연구팀은 금속 표면의 한쪽 끝에 붙잡힌 분자를 토안 열 흐름 방법의 연구를 통해 초고속 열 측정 기술을 개발했다고 발표하였다.
“분자 와이어를 통해 어떻게 전자가 흐르는지를 연구하였지만, 어떻게 열이 흐르는지에 대한 관심은 크지 않았습니다.” 물리화학자인 Dana Dlott가 말했다. “큰 열 변화와를 단거리, 짧은 시간 간격으로 측정할 수 있는 방법이 없다는 것이 큰 문제 중에 하나였습니다.”
Dlott와 공과대학 교수인 David Cahill을 포함한 연구팀은 이 장애물을 선택적으로 원자 그룹을 분자 체인으로부터 분리하여 체인 분자 자체를 통해 열전달을 알 수 있게 되었다.
금 기판에 고정된 긴 체인의 수산화탄소 분자를 통해 열전달을 연구하기 위해, 연구진은 초고속 레이저 분광 기술을 피코초의 분해능으로 사용하였다.
연구팀은 열이 탄도역학적으로, 즉 분자를 통해 일정한 속도로 움직인다는 사실을 알고 매우 놀라워하였다. 그 뿐만 아니라 또 다른 재미있는 사실은 800℃의 열이 지나가도 분자가 파괴되지 않는다는 것이었다. 분자는 수억 분의 1초만 뜨거운 상태로 존재하기 때문에, 연구팀은 분자는 증발하거나 타거나 화학적으로 반응할 시간이 없다는 것을 발견하였다.
“열은 주변 환경을 통해 확산해 가면서 다른 속도로 이동하는 것이 보통이다.”라고 Cahill은 말한다. “우리는 열전달의 선단은 수산화탄소 체인을 따라 탄도역학적으로 초당 1킬로미터의 속도로 갑작스럽게 이동한다는 것을 발견하였습니다.” 연구팀은 또한 한 분자 내에서 전체 열전달 속도를 계산할 수 있었는데 1도당 50pW의 열전달 율을 가짐을 알아냈다.
“이것은 한 분자 내에서 온도를 측정하는 새로운 방법입니다.”라고 Dlott은 말했다. “이것은 매우 세밀한 정밀도와 측정시간이 매우 빠른 보다 정확한 온도계를 만드는 첫 번째 단계라고 할 수 있습니다.” ACB

과학자들, 두 원소에 대한 잘못된 오해를 풀다. 니오븀과 탄탈륨
최근 발견된 두 원소(니오븀과 탄탈륨)간의 차이가 최적의 전자재료, 광촉매를 만들 수도 있다는 것이 발표되었다. Sandia 연구소의 과학자인 Mary Nyman는 이 원소간의 차이를 발견하였다.
Nyman의 발견 이전에 두 원소가 비슷한 성질을 가지고 있다는 것이 보고된 바 있다. “이 두 원소는 화학 교과서에는 비슷한 성질을 가지고 있다고 나와 있습니다.” Nyman은 원소가 주기율표상에 같은 행에 있으며 이온의 크기가 “실질적으로 같다”는 사실과 이 원소의 전자적 형태가 관련되어 있다는 사실을 지적하였다.
그러나 Nyman과 그 연구진은 탄탈륨 산화물이 니오븀 산화물보다 연구하기 더 힘들다는 사실을 발견하였다.“탄탈륨 산화물은 니오븀 산화물보다 훨씬 더 안정하고 용해도가 적어 우리는 그 이유를 알고 싶어 했습니다."Nyman이 설명했다.
연구팀은 탄탈륨과 산소 또는 니오븀과 산소 화합물로 구성된 25개 원자, “클러스터” 이온을 비교하는 연구를 통해 그 호기심을 해결할 수 있었다. Nyman에 따르면, 연구 결과 각 우너소의 클러스터가 산소 원자를 물로 교환되는 “신기한 차이”가 있다는 결과가 나왔다고 한다. 연구팀은 니오븀 클러스터가 안정한 교환을 만드는 반면 탄탈륨의 교환은 불안정하다는 것을 발견하였다.
Nyman은 이 차이가, 연구 중의 화합물을 형성하는 “소프트 화학” 방법뿐만 아니라, 소위 “오래된” 또는 “화산 방법”보다 더 간단한 방법으로 형성할 수 있는 새로운 재료의 탄생을 뜻한다고 말했다. 후자의 기술은 산화물이 매우 높은 고온에서 녹아야만 했지만, 전자는 “화학적인 기교”가 가능하다고 Nyman이 설명했다. 이 연구 결과는 2007년 여름에 출판되었다. ACB

폭발에 견딜 수 있는 프로토타입의 소형 센서
NIST는 70 펨토테슬러만큼의 작은 자기장 변화를 감지할 수 있는 작은 센서를 선보였다. 이 센서는 배터리로 동작하는데 폭발에도 견딜 수 있다.
NIST의 프로토타입은 NIST의 기존 칩 규모의 자기메터보다 1000배 이상 민감하다. 이 센서는 단일 저전력(mW) 적외선 레이저와 3×2×1mm 크기의 쌀알크기 만한 용기를 가지고 있다. 
이 용기는 가스 상태의 루비듐 원자를 1000억 개 가지고 있다. 레이저 빔이 원자 증기를 지날 때, 과학자들은 레이저 빔에 수직인 자기장의 크기 변화에 따라 광의 세기 변화를 측정하는 방법을 사용한다. 원자에 의해 흡수된 레이 광량은 자기장에 따라 변하게 된다. 자기장의 크기가 세질수록 많은 빛이 흡수된다. “작지만 뛰어난 성능을 가진 이 센서는 우리가 상상만 하던 많은 일들을 해낼 것입니다.”라고 프로젝트의 리더 존이 말했다. ACB