나트륨 이온 전지
수명 연장하는 첨가제
불소화합물 이용
東京理科大學의 駒場愼一 준교수, 藪內直明 조교와 日産自動車이 연구팀은 값싼 차세대 2차 전지로 실용화가 기대되고 있는 나트륨 이온 전지의 수명을 연장시키는 첨가제로서 풀올로에틸렌 카본에이트(FEC)라는 불소화합물이 유효하다는 것을 밝혀냈다. 장수명화가 과제가 되고 있는 나트륨 이온 전지의 실용화로 이어지리라 기대된다.
프로필렌 카본에이트라는 전해액에 FEC를 2% 첨가한 나트륨 이온 전지를 시작. 충전량을 80회 반복해도 용량은 거의 변하지 않았다. FEC를 첨가하지 않은 전해액을 사용한 전지는 충전량을 반복할 때마다 용량이 저하하여 50회째에는 반감한다. 용량 저하의 원인은 전해액이 마이너스 극에서 분해하기 때문. FEC를 첨가하면 마이너스 극의 표면에 막이 생겨서 전해액의 열화를 방지한다.
이미 실용화되고 있는 리튬이온전지에는 성능향상을 위해 여러 가지 종류의 첨가제가 섞여 있다. R 대표적인 첨가제인 비닐렌 카본에이트는 나트륨 이온전지에 대해서는 성능을 악화시킨다는 것도 이번에 알았다.
나트륨 이온전지는 리튬이온저지의 리튬을 나트륨으로 바꾼 2차 전지. 리튬보다 자원량이 풍부한 나트륨을 사용하므로 2차 전지의 저가화로 이어질 것으로 기대되고 있는데, 장수명화가 과제가 되고 있다. 성과는 內閣府의 「최첨단 차세대 연구개발 지원 프로그램」의 일환. 일간공업

망간 부활(付活) 유화아연(硫化亜鉛)(ZnS:Mn）갈륨과 응력으로 발광
兵庫懸立工業技術센터에서는 응력과 파괴를 눈으로 목격할 수 있는 센서 재료를 개발하고 있다. 오래 전부터 응력이나 마찰로 오렌지색으로 발광한다는 것이 알려져 있는 망간 부활 유화아연에 미극량의 갈륨을 첨가함으로써 응력에 의한 발광강도가 대폭 증가한다는 것을 발견했다.
마찰, 충격, 압축 등의 기계적인 외력(응력)으로 직접 발광하는 응력 발광체는 원격을 통한 응력 센싱, 응력분포의 비주얼화 등, 새로운 응력센서로서의 전개를 기대할 수 있다. 그러나 현재까지 보고되어 있는 응력 발광체는 발광강도가 불충분한 점 또한 반복하여 응력을 인가함에 따라 발광강도가 감소한다는 점으로 아직 실용화에는 이르지 못하고 있다.
이 센서에서는 현재까지의 연구로 피에조 효과로 발광하는 망간 부활 유화아연이 응력 인가 시에 여러 가지 응력 발광체 중에서 가장 고강도의 발광을 나타낸다는 것을 발견했다. 따라서 무기 일렉트로 루미네센스 재료로서 유일학세 실용화되어 있는 망간 부활 유화아연을 응력 발광체의 모체 재료로 하여 첨가할 망간 농도의 최적화, 및 공첨가(共添加)에 의한 발광강도의 증대를 목표로 하였다. 그 결과, 망간 농도가 1㏖%의 경우에 최대 응력 발광강도를 나타내고, 그 망간 농도에서 갈륨 0.1㏖%를 공첨가한 시료는 공첨가하지 않은 것과 비교하여 발광강도가 2배로 대폭 증가한다는 것을 발견했다.
개발한 응력 발광체 분말을 에폭시 수지로 디스크 상태로 성형한 시료에 미소구(微小球)로 국소적은 응력을 인가하면 형광등 밑의 밝은 상황 하에서도 응력 발광을 충분히 확인할 수 있을 정도로 발광강도가 증가했다(그림). 또 필름 상태로 성형한 시료에 재료 실험기로 압축하중을 가하면 응력분포에 비례하여 발광의 밝기가 바뀌는 등, 응력을 직접 목격할 수 있는 센서로 이용가능하다. 개발한 응력 발광체 분말은 에폭시 수지나 접착제 등과 혼합하여 사용하므로 여러 가지 재료와 형태의 것으로 이용 가능하여 수많은 용도를 생각할 수 있다. CJ

빛으로 카보나노튜브의 분산성을 제어한다.
(독)産業技術總合硏究所 나노시스템 연구부문은 자외광 조사로 단층 카본나노튜브(SWCNT)의 독립분상상태와 응집상태를 쉽게 제어할 수 있는 새로운 분산제를 개발했다.
SWCNT를 비롯한 각종 카본 나노튜브(CNT)는 나노테크놀로지 분야의 기간 재료로 산업응용이 주목되고 있다. 그러나 그리 쉽게 용매에 용해되지 않는다는 점이 CNT를 응용하는 제약이 되어 왔다. 최근, SWCNT를 용매 속에 분산시키는 분산제의 개발이 내외에서 활발하게 진행되고 있는데, SWCNT의 분산 상태를 정밀하게 제어하는 기술은 충분히 확립되지 않은 상태였다.
이번에 개발한 광응답성 분산제는 광반응으로 분자구조가 변화한다고 알려진 「스틸루벤」의 양 끝에 SWCNT 표면과의 친화성 부여와 수용성을 부여하기 위한 적절한 관능기가 치환되고 있다. 분자궤도 계산으로 얻어진 최적화 구조에 따르면 광반응 전은 직선적으로 평면성이 높은 판상 구조이지만, 광반응 후에는 극도로 구부러진 구조가 된다는 것을 알았다.
이 분자구조의 큰 변화가 SWCNT 표면과 분산제 분자의 상호작용(친화성)의 변화에 크게 기여하여, SWCNT의 분산(흡착)과 응집(탈착)을 빛으로 제어한다는 것을 상정했다.
실제로 이 분산제로 조제한 분산액 속의 SWCNT의 분산성은 UV-vis-NIR, Raman, 2차원 형광 스펙트럼 등의 분광측정으로 극히 양호하다는 것을 알았다. 또한 이 분산액을 교반하면서 자외광 조사하면 계(系) 안에서의 광반응으로 분산제가 벗겨진 SWCNT는 물속에서 분산할 수 없게 되어 응집이 일어났다(그림 오른쪽). 이렇게 이번에 새로이 개발한 분산제는 고효율의 SWCNT 분산능을 가짐과 동시에 자외광 조사에 의한 광반응으로 분자구조가 변화하여 쉽게 SWCNT 표면에서 이탈할 수 있다. 이러한 비접촉 자극으로 분산제의 제가가 가능해진 기술은 SWCNT의 정제법 개량과 각종 CNT를 기재로 하는 유기/무기 콤포지트 등 여러 가지 재료의 응력을 기대할 수 있다. CJ

LED용 재료 속속 개발
새로운 레지스트 재료
고정도전극형성 가능
JSR은 발광다이오드(LED) 기판 위에 종래 이상으로 고정도한 전극 형성을 가능하게 하는 신규 레지스트 재료를 개발했다. 기판 위에 단면이 T자 모양의 레지스트를 형성하고, 금속 증착한 후, 레지스트를 제거하여 회로 형성하는 리프트 오프 프로세스용 재료. T자의 갓 부분이 넓어지도록 함으로써 증착 금속의 주변 함몰의 영향이 없어 명료한 회로 패턴을 만들 수 있다.
새 레지스트 재료는 2층식으로 했다는 것이 특징. 위층에 비해 아래층이 잘 녹도록 했다. 기판에 도포하여 필요한 패턴 부분이 고화되도록 노광(露光)한 후, 용해액을 가하면 고화하지 않은 부분은 용해한다. 이때, 아래층 부분의 용해가 빠르기 때문에 갓의 넓은 T자 단면의 레지스트 패턴이 남는다.
이 기판에 금속을 증차한 후, 박리액으로 레지스트와 제거하면 레지스트가 없었던 부분에 금속 패턴이 남아 회로가 형성된다.
종래의 재료는 1층식으로 갓 부분을 넓게 만들 수 없었다. JSR은 리프트 오프 프로세스용 레지스트를 「루미론 LP시리즈」로 전개. 내열성과 대응하는 박리액. 현상액 등 기본성능은 종래 제품과 같다. 형상 유지가 어려운 100℃ 가까운 온도에도 대응한다. 각종 LED기판 재료에 대한 고밀착성을 갖는다 다른 반도체 제품용으로도 제안해 나갈 계획이다. 일간공업
[그림] (왼쪽) 광 조사 전(SWCNT 분산액). (오른쪽) 광 조사 후(침전응집한 SWCNT)

리튬 이온 전지 시장에 관한 조사 결과
1. 시장 개황
리튬 이온 전지(이하 LIB)의 세계 시장 규모 추이를 금액 기준으로 보면, 2008년도에는 1조 72억 엔이 되어, 순조롭게 시장 규모가 확대되고 있었다. 리먼 쇼크로 인한 세계 불황의 영향으로 2008년 가을부터 시장은 침체했지만 전년을 크게 웃도는 속도로 시장 규모를 확대시키고 있었다. 그러나 2009년도는 연중 불황이 계속해서 9,727억 엔으로 마이너스 성장이 되었다. 특히 지금까지 주력 응용 프로그램이었던 휴대 전화, 노트 PC 전용의 침체가 크고, LIB 전체 시장 규모를 누르고 있다.
이후 경기는 지금까지 시장을 견인 해온 휴대 전화, 노트북 PC 등 휴대용 기기 수요가 나오기 시작했기 때문에 다시 성장 기조가 되어 2010년도에는 1조 807억 엔을 기록하였다. 2011년도 성숙하고 있던 소형 가전 시장이 스마트폰, 태블릿 PC의 수요 급증의 혜택을 받았다. 또한 EV 시장 자체가 본격적으로 성장하지 않은 단계이지만, PHEV(플러그인 하이브리드차), HEV(하이브리드 자동차) 확대로 인해 LIB 탑재량은 훨씬 많은 LIB 시장의 확대 요인이 되고 있다. 2011년 LIB 세계 시장 규모는 전년 대비 108.2%의 1조 1,693억 엔이 될 전망이다.

2. 주목해야 할 동향
일본에서는 동일본 대지진에 따른 원자력 발전소 사고는 마이너스 요인이 있었지만, 반대로 신재생 에너지의 도입이 활발하게 되어, 공장 등의 생산 중단 리스크 회피로 UPS(무정전 전원 공급 장치) 등 정전 대책이 채택되고 있다. 또한 절전 대책으로 전력 사용의 평준화를 목표 가운데 축전 용도도 나오기 시작하고 있다.
자동차는 기대했던 EV(전기 자동차) 시장이 상승하지 못하고 있다. 따라서 상정하고 있던 시장 확대 속도에서 약간 지연될 전망이다. 대신 주행 거리와 충전 인프라가 문제가 되지 않는 PHEV(플러그인 하이브리드차), HEV(하이브리드 자동차)가 현실적인 솔루션으로 수요가 확대되고 있다. 국가마다 자랑하는 애플리케이션 시장 및 LIB 출하 수량에 차이가 있지만 전 세계적으로 보면 확대 기조에 있다.

3. 장래 예측
위의 시장 환경을 배경으로 LIB 세계 시장 규모는 2013년도에는 1조 8,058억 엔, 2015년도에는 2조 8,834억 엔으로 꾸준히 성장해 나갈 것으로 예측된다. 또한, 산업, 자동차 LIB 시장의 확대로 2013년도에는 민간용 LIB 시장의 구성비는 71.5%, 산업용은 3.3%의 600억 엔, 자동차는 25.2%의 4,548억 엔이 2015년도에는 소비자 시장의 구성비는 52.0%까지 저하, 산업용은 15.0%의 4,326억 엔, 자동차는 33.0%의 9,520억 엔까지 각각 확대될 것으로 예측된다. GTB

방사성 물질 제염(除染)
昭和窯材가 흡착제 확대 판매
올 가을 제조판매 자회사 설립
昭和窯材(佐賀縣 有田町, 사장 古川猛)은 요소와 세슘의 흡착 효과가 있는 「어드밴스 크레이」의 판매를 확대한다. 産業技術總合硏究所(産總硏) 九州센터(동 鳥栖市)의 실험에서 활성탄과 제올라이트보다 높은 흡착률을 보였다 福島 제1원자력발전소 사고 이후, 방사성 물질 제염제의 수요가 높아지리라 보고 그에 대응한다. 현재의 연간 판매량 4-5톤을 몇 년 후에 동 300톤으로 끌어올릴 계획이다.
昭和窯材는 도예재료 판매가 주력이지만, 올 가을 어드밴스 크레이의 제조 판매 자회사
「크레이스톡」 설립했다. 방사성 물질 제염용으로 이용을 내다본다. 정수용 필터 등의 개발에도 임한다.
어드밴스 크레이는 도석(陶石)이 원료로 평균 입경 0.6마이크로-1.8마이크로미터. 점토 상 물질 몬모릴로나이트가 주성분으로 이산화규소와 알루미나를 많이 포함한다. 産總硏 九州센터가 염화세슘 용액에 첨가한 결과, 24시간 후의 세슘 흡착률은 99.3%로, 제올라이트의 동 66.8%를 크게 상회했다.
요소를 이용한 실험에서도 흡착률은 활성탄을 웃돌았다. 바닷물 속에서도 효과가 있을 것으로 보이며, 방사성 물질에도 같은 효과가 있다고 한다.
또 항균탈취나 원적외선 방사 효과도 있다. 현재, 자기의 유약용이나 자외선 차단제의 소재로 판매하고 있다. 내열성이 있어 염화비닐이나 플라스틱에 배합해도 효과가 떨어지지 않는다. 필름, 시트나 어망 등 2차 제품용 수요확대도 전망한다. 판매 대리점을 확대하여 「몇 년 후에 크레이스톡의 연간 매상고 3억 엔을 지향」(古川사장)할 계획이다. 일간공업

투명 전극을 위한 절연체 기판 위 고온 그래핀 성장
현재의 그래핀 합성 기술은 촉매 금속을 활용하기 때문에, 이후의 공정에서 촉매 금속을 제거하고 그래핀을 다른 기판으로 전사해야 하는 어려움을 겪고 있다. 따라서 절연체 기판 위에 금속을 사용하지 않고 그래핀을 성장할 필요가 있다.
스웨덴 Chalmers University의 연구진은 영국 University of Cam-bridge와 공동으로 촉매 금속을 활용하지 않고, 높은 프리커서 농도, 장시간 증착, 고온, 그리고 평평한 기판을 활용해 대면적의 나노결정질 그래핀을 합성하는데 성공했다. 연구 결과는 2012년 1월 9일자 Applied Physics Lettters지에 “Noncataly-tic chemical vapor deposition of graphene on high-temperature substrates for transparent electrodes”란 제목으로 게재됐다.
그림 1(a)는 연구에 활용된 화학기상증착 시스템에 대한 모식도로, 가운데 영역은 1000도로 가열되고 좌우 영역은 600도 이하로 유지된다. 따라서 메탄의 분해가 약하게 일어나는 우측의 영역은 어떤 물질도 증착되지 않고, 좌측 영역은 carbon black이 형성된다. Carbon black은 아무리 얇아도 검게 나타남에 따라, 금속 광택을 갖는 기판, 그리고 그래핀과는 쉽게 구별된다. 합성된 그래핀은 투과전자현미경 측정 결과 10nm 크기의 나노 결정질 물질로 나타났다. 다시 말해 그레인 경계 밀도가 상당히 높기 때문에 전자 산란 현상이 강하게 일어나므로 트랜지스터 응용을 위해서는 적합하지 않다. 하지만 태양 전지, 디스플레이와 같은 투명 전극 분야에서는 크게 문제가 되지 않는다.
그림 2는 쿼츠 및 사파이어 기판 위에 성장한 단일층 그래핀의 수직 방향에 대한 투과도 곡선을 나타낸다. 일반적으로 그래핀의 투과도는 파장 270nm에 이르더라도 균일하게, 파장에 무관한 특성을 나타내는데 이는 그래핀 내 상태 밀도(DOS; Density Of State)에서 엑시톤이 이동한 van Hove singularity 때문이다. 그래핀 증착 과정 이후에 투과도는 2~3% 감소함으로써, 기존에 그래핀 한층이 흡수하는 2.4%와 일치하는 결과를 얻을 수 있었다.
그래핀 직성장 분야는 관련 연구에서 중요한 요소로 자리잡고 있다. 이번 결과는 절연체 기판 위에 상대적으로 고농도의 메탄을 주입하고 장시간 동안 화학기상증착 시스템 내에서 증착 과정을 진행함으로써, 합성된 물질의 분석을 진행했다. 촉매금속을 활용하지 않고도 나노결정질의 그래핀을 합성했다고 설명하고 있지만, 현재 이러한 메커니즘에 대해서는 과학적 뒷받침보다는 의견만 분분한 상황이라 할 수 있다. 또한 1000도에 이르는 고온에서는 기판 자체에서 상당한 탄소가 밖으로 확산될 수 있기 때문에 이러한 결과를 설명하기에 어려운 점이 있다. GTB
그림 1. (a) 이번 연구에 활용된 how-walled CVD 시스템에 대한 모식도로, 각각 carbon black, 그래핀, 그리고 증착이 되지 않는 영역을 구분하고 있다. (b) 왼쪽에서부터 300nm 두께의 산화 실리콘, 단일층 그래핀, 70nm 두께의 흑연이 증착된 샘플의 사진. (c) 단일층 그래핀에 대한 원자힘현미경 이미지로, 존재하는 입자는 대략 직경 1nm를 갖는다.
그림 2. 각각 (a) 쿼츠, (b) 사파이어 기판 위에 촉매금속을 사용하지 않는 CVD 시스템에서 합성된 그래핀 물질의 투과도. (a)에 삽입된 그래프는 FTIR 측정 결과이며, 그래핀 증착 전과 후의 비교 자료를 보여주고 있다. (b)의 삽입된 그래프는 쿼츠 및 사파이어 기판 위에 형성된 그래핀 샘플의 라만 스펙트럼 측정 결과.

탄소 도핑된 백금 기판을 활용한 그래핀 성장
백금 기판은 니켈 및 루테늄과 비교하여 그래핀과의 상호작용이 약하기 때문에, 그래핀의 구조적/전기적 특성에 미치는 영향이 작다. 다시 말해, 그래핀 본연의 특성을 최대로 이끌어낼 수 있다. 지금까지 백금을 이용한 그래핀 합성은 화학기상증착법에만 의존하고 있지만, 다양한 결함 요소들이 발견되고 있다.
일본 National Institute for Materials Science의 연구진은 탄소가 도핑된 백금 기판을 이용해 표면의 segregation 및 precipitation 과정을 통한 그래핀 성장을 진행했다. 연구 결과는 2012년 1월 11일자 Nanotechnology지에 “Graphene growth on a Pt(111) substrate by surface segregation and precipitation”란 제목으로 게재됐다.
연구진은 먼저 3.0mm x 10.0mm 크기의 단결정 Pt(111) 기판에 고체상 확산법을 이용해 탄소를 도핑하고 그래핀을 성장했다. 유도 결합 플라즈마 질량분석법(inductively coupled plasma-mass spectrometry) 측정 결과 Pt 내에는 0.05%의 탄소를 포함하는 것으로 나타났다. 고진공 챔버에 탄소가 도핑된 Pt 기판을 넣고, 1.0keV의 아르곤 이온 스퍼터링 및 1200도에서 열처리를 진행하여 표면의 불순물을 제거했다. 그리고 900도에서 10분간 열처리하고 냉각하는 과정에서, 융해된 탄소는 segregation 및 precipitation 과정을 따라 그래핀을 형성할 수 있었다.
그림 1(a-c)는 그래핀 형성 과정 이후에 측정된 원자힘현미경(AFM; Atomic Force Microscope) 결과로 단일층, 이중층, 그리고 삼중층 그래핀의 존재를 확인할 수 있다. 그 두께를 확인해보면 각각 0.4nm 차이를 갖는 것으로 나타났다. 그리고 532nm 레이저를 이용하여 10um x 10um 영역에 대한 라만 맵핑을 진행했다. 그림 2(a,b)는 각각 G peak, 2D peak에 대한 맵핑으로 360nm의 공간 분해능을 가지고 있다. 공간 영역을 I, II, 그리고 III로 나눌 수 있는데, 대부분의 영역은 그림2(c)의 I (검은색) 스펙트럼을 나타내며, 노이즈가 다소 높지만 단일층 그래핀(SLG)로 뒤덮혀 있다. 이중층 및 삼중층 그래핀은 국부적인 영역에서 확인이 가능하고, 또한 결함 상태를 의미하는 D peak이 거의 나타나지 않음에 따라 고품질임을 입증할 수 있었다.
위에서 측정된 라만 스펙트럼은 그래핀 성장을 위한 촉매 금속 위에서 측정된 결과로 상대적으로 상호작용이 강하기 때문에 산화 실리콘 기판 위에 전사된 경우에 비해 그 신호가 약하게 나타났다. 따라서 이중층 및 삼중층 경계와 같은 정확한 분석이 불가능하기 때문에 연구진은 추가로 오제 전자 분광법을 활용했다. 그림 3(a,b)는 각각 CKLL 및 PtNOO peak에 대한 AES 이미지로 4개의 색/밝기 레벨과 완전히 상반된 이미지를 보여준다. 그 결과 98.5%의 백금 표면이 연속적인 그래핀으로 뒤덮혀 있고, 또한 68.3%는 단일층 그래핀임을 확인할 수 있었다.
연구진은 탄소가 도핑된 백금을 활용해 그래핀을 성장하고, 라만 뿐 아니라 AES를 활용한 그래핀 두께 분석을 진행했다. AES를 활용함으로써 라만을 통한 그래핀 두께 분석 수준을 한층 향상시키고자 했으나, 타 촉매 금속에 비해 백금의 가질 수 있는 장점을 더 부각시킬 필요가 있고 실질적인 활용을 위해 대면적 관련 연구를 진행할 필요가 있을 것으로 전망된다. GTB
그림 1. 상온에서 측정된 원자힘현미경 이미지. (a-c) 단일층, 이중층, 그리고 삼중층 그래핀에 대한 표면 형태 및 (d-f) 각각에서 측정된 라인 프로파일.
그림 2. Pt(111) 표면에 성장한 그래핀에 대한 라만 스펙트럼. 각각 (a) 1525~1687cm-1, 그리고 (b) 2641~2767cm-1 파장 영역에서 측정된 라만 맵핑 결과로 G peak 및 2D peak을 의미한다. (c) 라만 맵핑에서 표시된 각각의 지점에서 측정된 라만 스펙트럼.
그림 3. Pt(111) 기판 위에 성장한 그래핀에 대한 오제 전자 분광법(AES; Auger Electron Spectroscopy) 측정 결과. 동일한 영역에서의 (a) CKLL 및 (b) PtNOO에 대한 오제 전자 맵핑. (c) 각각 A~E 지점에서 얻은 dN/dE 스펙트럼. (d) 그래핀 층수에 따른 비율.

반도체 연마용 유리 기판
고온처리의 휘어짐 경감
旭硝子는 반도체칩을 얇게 연마하는 공정에 이용하는 유리 기판을 발매한다. 실리콘 웨이퍼에 붙여서 지지하는 백 그라인드 기판(BG기판). 열팽창률이 실리콘에 가까워 고온처리에서 문제가 되는 휘어짐의 발생을 억제할 수 있다는 것이 특징. 2014년, 100억 엔의 시장규모를 전망하고 있으며 점유율 50% 획득을 목표로 한다. 그룹 회사인 AGC일렉트로닉스(福島縣 郡山市)에서 생산한다. 포토마스크 등의 제조로 배양한 연마오 세정, 검사기술을 이용하여 실리콘에 가까운 성질을 가진 저팽창의 특수 유리를 가공한다. 두께의 균일성의 용도도 높기 때문에(TTV=1마이크로 미만) 연마 정도도 향상한다고 한다.
휴대기기 등에 사용하는 반도체는 칩을 적층하여 고집적화하므로 칩을 두께 50마이크로미터 정도로 연마한다. BG기판은 이때 웨이퍼를 고정, 지지한다. 단, 그 후의 고온처리에서 실리콘과 BG기판의 팽창률의 차이로 휘어짐이 발생하는 문제가 있었다.
일간공업

가스 청정화 장치 도입
日金工 衣浦의 광휘소둔로(光輝燒鈍爐)에
日本金屬工業은 衣浦製造所(愛知縣 碧南市)에서 주력제품인 스테인리스 정밀압연품의 생산성을 높일 수 있는 장치를 도입했다. 스테인리스의 光輝燒鈍爐(BA로)에 충전할 가스를 청정화하는 장치에서 제조원인 大同特殊鋼과 공동 개발했다. 투자액은 7000만 엔. 제품의 원자재 대비 완성품 비율의 향상 등으로 연간 7000만 엔의 효과를 얻을 수 있으리라 보고 있다.
도입한 장치는 가스를 청정화하는 통상의 기능과 함께 로 안에 발생하는 파우더 상태의 산화물의 원인물질을 포집하는 기능을 갖는다. 이로써 압연로 안의 먼지가 감소, 압연품의 표면품질이 향상하는 이외에 정기 청소의 횟수가 줄어 생산성이 높아진다.
이 회사는 니켈의 함유량을 줄여서 가격의 변동을 낮춘 스테인리스강종(鋼種)을 주력 제품으로 한다. 단 이 강종은 망간을 포함하고 있어 압연 시에 분말 상태의 망강 산화물이 발생하기 쉽다. 새로운 장치로 니켈 절약 철강의 생산뿐 아니라 光輝燒鈍爐 전체의 가동률이 향상한다. 일간공업

살아있는 세포구조 관찰
고해상도 현미경 개발
日本原子力硏究開發機構, 奈良女子大學은 살아있는 세포 내의 구조를 90나노미터 이하의 고해상도로 관찰할 수 있는 레이저 플라즈마 연(軟)X선 현미경을 개발했다. 살아있는 세포 내의 미트콘드리아와 세포 골격의 촬영에도 성공. 세포에 대한 방사선 영향의 해명 등을 비롯해 생명현상을 세포 수준에서 이해하는 연구에 도움이 된다고 한다.
原子力機構의 加道雅孝 조사세포해석연구팀 서브 리더, 奈良女子의 保智己 준교수 등의 성과. 연X선을 광원으로 한 순시 촬영을 실현하기 때문에 고강도 레이저를 금속 박막에 집광하여 고휘도의 연X선을 발생시키는 기술과, 세포를 X선 감광재 위에 직접 배양하는 방법을 조합시켰다. 또한 형광현미경을 사용하여 세포 내 기관의 위치를 특정하는 방법과 조합시킴으로써 세포핵과 미트콘드리아, 세포골격 등 살아있는 세포의 내부구조를 고해상도로 관찰하는데 성공했다.
생물의 살아있는 모습 그대로의 관찰에 널리 이용할 수 있는 광학현미경은 가시광을 광원으로 하기 때문에 원리적으로 해상도는 수백 나노미터가 한계라고 알려져 있다. 일간공업

탄소나노튜브를 위한 간단한 분리용액의 제조 기술 
단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotubes(SWCNTs))는 금속뿐만 아니라 반도체의 형태로도 존재하지만 그 물질을 위한 많은 응용 분야들은 이들을 하나 혹은 서로 분리해내는 기술이 중요하다.
지금까지 분리는 샘플에 피해를 줄 수 있는 기술을 포함하기 때문에 마이크로 그램 정도의 크기에서만 이루어져 왔다. 이러한 이유로 정제된 나노튜브의 가격은 매우 비싸다. 이에 대해 영국 임페리얼 칼리지 런던(mperial College London)의 나노센터장인 Milo Shaffer는 “당신은 분리된 나노튜브들을 살 수 있겠지만, 킬로당 엄청남 금약을 지불해야 할 것이다.”라고 말했다.
Shaffer는 현재 상업용으로 사용할 수 있는 양의 나노튜브들을 분리하는 새로운 기술을 개발하고 있다. 나노튜브를 분리하는 기술은 동 대학의 Neal Skipper가 관찰한 바에 기초해 수행되었다. 그는 전하를 띈 탄소 60-벅민스터 플러렌(Buckminster fullerenes), 탄소나노튜브의 탄소 동소체-를 암모니아에서 녹일 수 있었다.
이를 바탕으로 두 연구팀 간의 공동 연구가 수행되었고, 그 결과 금속, 반도체성 SWCNT를 분리하기 위한 간단하면서도 효과적인 방법이 개발되었다. 나노튜브의 분리와 정제는 나트륨-암모늄 용액에 녹여진 나노튜브를 이용해 시작된다. 나트륨 금속은 암모니아에서 용해되어 전자를 방출하여 암모늄 용액의 존재 하에서 나노튜브 번들을 만드는 것을 도와준다. 다음 단계는 파우더에 디메틸포름아마이드(dimethylformamide)를 넣어 자동적으로 녹기 전에 나노튜비드 염에 남겨진 암모니아를 제거하는 것이다.
그렇지 않다면 염의 상당 부분이 녹게 된다. Shaffer는 나트륨-암모니아 용액 속에 얼마나 많은 나트륨이 변형되어 나노 튜브에 이용되는 얼마나 많은 전자들을 배출하는 지를 보여주었다. 이러한 사시들은 나노튜브에 피해를 주는 원심 분리 등을 이용할 필요없이 나노튜브의 서로 다른 전기적 속성을 이용해 분리가 이루어질 수 있다는 것을 보여주었다.
이에 대해 영국 더햄대(University of Durham)의 올해의 나노 기술자상 수상자인 Karl Coleman은 “이러한 연구는 금속과 반도체 단일벽 나노튜브의 분리가 다양한 전기적, 센서 등의 응용에 기본이 되는 흥미로운 연구 결과이다. 서로 다른 여러 분리 방법이 존재하지만 이번 연구는 또 다른 이득을 제공하고 있다. 여전히 스케일적 측면에서 해야 할 일이 많지만 그 연구 결과는 여전히 가능성이 존재한다. Shaffer의 연구팀은 현재 그 기술에 대한 특허를 라이센싱 받아 연구를 계속 수행하고 있다. GTB
그림. 상업용으로 사용할 수 있는 양의 나노튜브들을 분리하는 새로운 기술

금속 산화물 나노로드를 이용한 나노 센서 
나노 금속 산화물이 전자 소재로 사용될 수 있다는 새로운 가능성을 확인해주는 연구결과가 최근에 발표되었다. 슬로베니아 죠셉스테판 연구소(Jozef Stefan Institute)의 Kristina Zagar박사 연구팀은 그 동안 나노구조체의 특성과 그 활용성에 대한 연구를 진행해왔다. 연구팀은 특별히 페로브스카이트형 구조 (perovskite structure)와 그 특성에 대한 새로운 연구결과를 발표했다.
페로브스카이트형 구조는 ABO3(A＝Ca, Ba, Sr, Pb 등, B＝Ti, Zr, Sn, Hf 등)으로 나타내는 입방정계의 결정구조이다. 여러 가지 다양한 물성(강유전성, 강자성, 초전성, 압전성 등)이 나타나는 산화물의 대표적인 구조 중 하나입니다 회티탄석(perovskite)으로 대표되므로 이 명칭이 생겼다. 조성에 따라 강유전성, 반도성, 초전도성, 혼합도전성, 전기광학효과, 촉매능 등 다양한 기능을 발휘할 수 있어 A-, B- site 에 다양한 금속들을 치환함으로 인해서 물성의 변화를 시키는 연구가 활발히 진행되고 있다.
Kristina Zagar박사 연구팀은 이번에 회티탄석인 BaTiO3 나노로드를 인공적으로 합성하여 전자회로에 성공적으로 접목시키는 데 성공했다. 연구팀은 다결정의 BaTiO3 나노로드를 성장시키는 데에는EPD(electrophoretic deposition, 전기영동 증착법)기법을 활용하였다. 산화알루미늄 템플릿에 티탄산바륨 솔(barium titanate sol)을 이용하여 EPD를 진행한 후 어닐링처리를 했다. 투과형전자현미경(TEM)을 통해서 연구진은 입방정계 결정 내에 육각형의 평판을 이루고 있는 동소체가 서로 연결된 것을 확인할 수 있었다. 이러한 구조는 열처리 과정에서 일어난 변화이다.
개개의 BaTiO3 나노로드의 전기적 특성 평가 실험에서 그 값이 10~100Ωcm 사이로 변화는 것이 확인되었다. 이러한 값은 산소가 결핍된 티탄산바륨 박막을 이용한 실험치와 매우 잘 맞는 결과이기도 하다. 결과적으로 페로브스카이트형 구조에서 산호가 결핍된 구조는 전자적 소재로 그 활용가능성이 높다는 사실이 입증되었다.
이러한 나노로드의 개념증명 연구를 위해서 연구팀은 습도 센서로서의 가능성을 확인하는 실험을 진행했다. 회티탄석 나노로드를 이용한 습도 센서는 높은 감응성과 동시에 빠른 회복 능력을 보이는 것으로 드러났다. 이번 연구결과는 향후 더욱 복잡한 전기회로에 다기능성의 전자소재로 회티탄석 나노로드의 활용가능성을 확인할 수 있는 계기가 되었다. 이 연구결과는 Nanotechnology에 “Characterization of individual barium titanate nanorods and their assessment as building blocks of new circuit architectures”라는 제목으로 게재됐다. GTB
그림. BaTiO3 나노로드를 이용한 전자회로의 전자현미경 사진(오른쪽), BaTiO3 나노로드가 상대습도에 따라 높은 감응성과 빠른 회복성을 보이고 있다. (왼쪽)

석영 유리
소성 전에 미세가공
九大가 성형법 높은 도금 밀착성
九州大學 대학원 공학연구원의 藤野茂 준교수 등은 구멍 뚫기와 도금 등 가공을 소성 전에 함으로써 미세가공이나 밀착성이 높은 도금이 가능한 석영유리의 성형법을 개발했다.
실험에서는 직경 23.7마이크로미터의 구멍을 성형, 구명 표면에 통전성을 가진 도금 가공도 실시했다. 미소전기기계시스템(MEMS)등에 대한 응용을 기대할 수 있다고 한다.
재료는 석영과 폴리비닐알코올(PVA)등. 재료의 수용액을 교반하여 건조시킨 후에 소성하여 제작한다. 수용액 속에 재료를 균일하게 분산시키는 소재를 사용한다는 점과 수소이온농도(pH) 조정제로 pH를 조정하는 것이 기술의 포인트라고 한다.
소성으로 수축하기 전에 가공하므로 미세가공이 용이하다. 또 소성 전은 직경 수십 나노미터 정도의 구멍이 뚫린 다공질이므로 도금액이 침투하기 쉽다.
재료나 소성환경을 조작함으로써 색을 붙일 수도 있다. 카본나노튜브(CNT)를 분산시키면 도전성을 가진 투명한 석영유리도 만들 수 있다. 요철을 만들려면 액체의 단계에서 틀에 부어넣는다. 지금까지 석영유리의 가공에는 산을 사용하는 적도 있었다. 개발한 제법은 환경부하의 저감으로도 이어진다고 한다.
석영유리는 절연성이나 투명성, 약품에 강하다는 점 등이 특징. 이번 성과는 반도체 제조 장치 부품이나 일렉트로닉스 분야의 광디바이스, 바이오테크놀로지 분야의 연구에서 사용되는 반응장치부품 등에 사용될 가능성이 있다.
藤野 준교수는 「여러 사용자에게 제안하여 기술적 요망을 듣고 제법에 반영시키면서 사업화로 이어가고자 한다」고 말한다. 일간공업

광학부품 가공에 힘
초정밀 절삭 기술을 살려서
樹硏工業(愛知縣 豊橋市, 사장 松浦元男)은 정도 1나노미터의 초정밀 절삭가공으로 자동차 관련 광학부품 등의 수주 획득에 나선다. 지금까지의 렌즈 가공과 함께 앞으로 늘어날 것으로 보이는 광케이블 등의 이용하여 빛으로 제어하는 자동차 관련과 기계관련 부품 가공용으로 판매한다.
초정밀 절삭가공만으로 2011년 5월기에 3000만 엔이었던 매상고를 2016년 5월기에는 12억 엔으로 끌어올릴 생각.
이 회사는 초정밀 절삭가공기를 이용하여 가공정도 1나노미터로 절삭 가공할 수 있는 기술을 가지고 있고, 비구면 렌즈와 눈 속 렌즈의 가공, 렌즈용 금형의 제작 등을 하고 있다.
광학부품에는 파장 0.1나노미터의 빛을 제어하는 고정도 기술이 요구되며, 부품의 제조과정에서 이 회사의 정밀가공기술이 살릴 수 있을 것으로 판단하고 적극적으로 어필하여 수주를 획득해 나갈 계획이다.
절삭가공을 위해 자유 곡면 등의 복잡형상 등에도 적용하기 쉽다. 의료기기와 바이오칩 등의 가공도 수주할 방침이다.
이 회사는 자동차와 전기관련 초정밀 사출성형 수지 부품이 주력. 자동차나 전기관련 종래품은 앞으로도 해외 이전이 계속될 것으로 보여, 일본에서 살아남으려면 수지부품의 성형 이외의 사업전개와 고객 개척이 필요하다고 판단했다. 2011년 5월기의 매상고는 28억 엔. 일간공업

중국, 세라믹도 실온에서 가소성을 가질 수 있다. 
중국과학원 역학연구소 비선형역학국가중점실험실 Bai-yilong원사와 북경항공항천대학, 홍콩도시대학, 호주 Curtin대학, 시드니대학 및 미국 브라운대학의 과학 연구자들이 공동으로 세라믹 실온 가소성 메커니즘 연구에서 중요한 성과를 취득하였다.
거시적 척도에서 세라믹은 실온 조건에서 매우 취약하지만 구조의 특징 사이즈가 나노 척도까지 감소되면 재료는 일부 새로운 거동이 나타났다. 예를 들면 최근 실험에서 SiC 나노와이어선(nanowires)이 실온에서 가소성 변형행위가 존재한다는 것을 관측하였지만 대다수 기존의 이론분석은 다만 탄성행위와 부스러지기 쉬운 정도(Brittleness)에 제한되어 있다. 연구자들은 실험실에서 합성한 SiC 나노선은 일반적으로 입방형태(cubic phase) 구조지역, 퇴적결함(Stacking defects), 쌍결정(twinning), 공간과 결정입자사이의 무정형의 비결정층(Amorphous)이 포함한다는 것을 주의하였다.
이런 구조는 또한 서로 다른 표면외모를 가지고 있다. 그림1과 같이. 분자동역학 모사(simulation)를 사용하여 연구자는 SiC나노선의 실온 가소성 변형행위는 입방형태 결정입자가 결정입자사이 비결정층의 상대적인 슬라이드에서 시작하였고 이 비결정층과 나노선의 축선방향은 19.47도의 협각을 이룬다는 것을 설명하였다.
이런 결정입자사이 비결정층이 주도하는 가소성거동과 금속 혹은 합금에서 전위거동(dislocation motion)이 초래된 가소성 변형 메커니즘은 완전히 달랐을 뿐만 아니라 700K이하의 온도에서는 열안정적이었다.
이 연구는 또한 실험에서 SiC 나노선 역학성능 측정치 분산의 메커니즘은 SiC나노선에서 마이크로구조의 이방성(anisotropic)에 있다는 것을 제시한다. 이 연구는 더욱 많은 특정 역학적 성능의 세라믹 재료를 인공합성하기 위해 마이크로 구조디자인에서의 이론 기초를 제공하였다.

관련 연구는 Nanotechnology, 23 (2012), 025703에 발표되었다. 이 저널의 심사원은 이 연구에 대해 다음과 같은 평가를 하였다.
이는 사람들이 SiC나노선에 대한 이해에서 중요한 진전을 얻은 매우 좋은 소개 내용이다.
이는 나노구조가 SiC 나노선 역학호응의 영향에 대해 심도있는 연구를 진행하였다. 저자는 대량의 나노선 형태를 고려하여 이 연구로 하여끔 가치가 크게 만들었다. 그러므로 이 내용은 SiC나노선의 광범위한 영역내에서 연구자들에 대해 유용한 자료이고 또한 SiC나노선 역학적 호응에서 아직 설명하기 어려운 문제에 대해서도 개발 의미를 가지고 있다. 가소성변형에 대한 해석이 특별히 재미가 있었다.
이 연구의 혁신신성과 세라믹 재료실온 가소성연구에 대해 중요한 영향을 있기에 이 논문은 영국물리학회(Institute of Physics, IOP)에 수록되었고 Nanotechweb 사이트의 Lab Talk지면에 이 학술뉴스(http://nanotechweb.org/cws/article/lab/48202)에 보도하였다.
이 연구는 중국과학기술부 973계획, 중국국가자연과학기금, 호주연구이사회와 미국국가과학기금의 지원을 받았다. GTB
그림. SiC나노선에서의 마이크로구조. 투사전자현미경 그림은 Adv. Funct. Mater. 17 (2007), 3435에서 각색되었음

SSPS용
초박형 거울 납입
日本電氣硝子는 우주항공연구개발기구(JAXA)가 연구를 추진하는 「우주태양광이용시스템(SSPS)」용으로 거울 「초박형 경량 거울」을 납입했다. 우주공간에서 태양광을 집광하는 거율 유닛의 시작에 이용한다. 초박판 유리 제조 기술과 박막기술을 이용하여 초경박(超輕薄) . 경량화를 실현했다. 이번에는 수십 장을 납입하였고, 금액은 약 1000만 엔.
납입한 이 경량 거울은 크기가 사방 500밀리미터와 사방 100밀리미터, 두께는 100마이크로미터와 200마이크로터 등 합계 4종류. 표면에는 전파장(全波長) 반사막(마이크로파 타입용)과 파장선택반사막(레이저광 타입용) 2종류의 반사막을 스팩터링 형성했다. 무게는 두께 100마이크로미터의 사방 500밀리미터로 약 60그램. SSPS는 우주공간의 정지궤도 위에서 수 킬로평방미터 규모의 거울을 사용하여 태양광을 집광. 그 에너지를 마이크로파와 레이저광 등의 전자파로 뽑아내어 지상이나 해상의 수전(受電)설비에 전송하여 전기와 수소를 만들어낸다. 일간공업