탈(脫) 레아어스의 연마재
지르코니아 지립을 개량 광학유리용
三重縣産業支援센터(津市, 이사장 福井信行)은 京都大學 등과 공동으로 산화세륨 지립을 대신할 연마재로 지르코니아 지립을 개량한 연마재를 京都大學 등과 공동으로 개발했다. 新에너지·産業技術總合開發機構(NEDO)에 의한 희소금속 대체 재료개발 프로젝트의 일환. 유리 연마에 뛰어나 산화세륨 연마재와 거의 동등한 평활성과 연마 레이트(단위시간 당 연마량)을 얻을 수 있었다.
지금까지 레아어스(희토류)의 일종인 산화세륨 대체 지립으로 지르코니아 지립이 사용되고 연마 레이트는 산화세륨의 40% 정도밖에 되지 않았다. 이번에 지르코니아 지립의 분말과 탄화칼슘 분말을 섞어서 고온의 전기로에 넣어 지르코니아 지립의 입자에 지르콘산칼슘 입자를 소결시킨 연마재를 개발했다.
1킬로그램 당 2000엔 대의 가격 설정이 가능하다. 앞으로는 기업에 대한 기술이전을 추진하여 우선 광학유리연마용을 중심으로 한 사업화 지원에 들어간다. 일간공업

저장대학교의 랩에서 만들어진 다기능 에어로젤은 ‘세계에서 가장 가벼운 재료’ 기록

Advanced Matrials지는 Gao Chao가 이끄는 저장대학교의 연구팀이 세계에서 가장 가벼운 재료(0.16 mg/cm–)일 수도 있는 새로운 초경량 에어로젤(UFA)을 지니고 있다고 보고 했다. 그러나 더욱 중요한 것은 그래핀-탄소나노튜브(CNT) 에어로젤이 상대적으로 만들기가 용이하며, 어떤 형태로은 쉽게 만들 수 있다는 것이다. 게다가 이 새로운 UFA는 극적으로 유연하며 탄성이고(온도에 독립적), 열적으로 안정적이고, 좋은 전기전도체이자 소수성이고 많은 양의 유기액체를 흡수하는 능력이 있다.
본 그룹의 재료는 최초의 UFA가 아니다. 지난 18개월동안 다른 연구자들이 밀도 0.9 mg/cm3의 니켈 폼을 만들었다(무전해도금 후 폴리머 주형을 에칭하여 제작). 또 다른 그룹에서는 밀도 0.18 mg/cm3의 에어로그래파이트를 만들었다(ZnO 주형 기반의 CVD접근을 통해 제작). 하지만 두 그룹의 주형에 대한 의존이 확장성에 엄청난 제약을 발생시켰다. Sol–el–로부터 만들어진 저밀도 에어로젤은 상당한 대규모로 만들어질 수 있으나, sol–el 방법은 구조의 부피를 제어하기가 어렵다.
Gao의 그룹은 그 대신 CNT 수용액과 거대 그래핀 산화물(GGO) 시트를 냉동건조한 다음 히드라진 증기를 이용하여 그래핀산화물을 그래핀으로 환원시킨다. 연구팀은 논문에서 이 방법을 sol–ryo 접근이라 이름 붙이고 큰 샘플을 만들기 용이하다고 밝혔다.
“sol–ryo 방법론은 단순하면서도 대규모로 GGO와 CNT를 만들 수 있기 때문에 전탄소로 조직된 에어로젤을 이미 필요한 밀도와 형태인 막대, 실린더, 종이, 그리고 큐브로 사용할 수 있습니다. 보다 의미 있는 것은 UFA가 대규모로 쉽게 제작될 수 있다는 점입니다. 그 사례로, 1리터 플레이트의 몰드로 1,000 cm3에 이르는 UFA 실린더를 만들었습니다.”
대학교 홈페이지에 있는 기사에서 Gao는 다음과 같이 말했다. “주형이 필요치 않기 때문에 제작되는 크기는 오직 용기에만 의존합니다. 더 큰 용기로 에어로젤을 보다 더 크게, 수천 센치미터삼승까지도 만들 수 있을 것입니다.” 또한 다음과 같이 믿는다고 하였다. “우리가 이뤄낸 성취의 가치는 기록이 아니라, 재료를 만들어내는 간단한 방법과, 이 재료의 우수한 특성에 있습니다.”
간단히 말해서, 이 재료의 미세구조는 무작위로 배열된 주름진그래핀 시트와 CNT 뼈대로 이루어진 3차원 기공 구조이다. 매크로포어은 수백나노미터에서 수십마이크로미터에 이른다. 논문의 저자들은 UFA의 특성이 그래핀과 CNT의 시너지효과로 인해 나타나는 것이라고 한다. “거대 그래핀 플레이크가 매크로포어로 된 구조를 만들어서 초경량으로 만든다. CNT의 코팅은 상대적으로 유연한 그래핀 물질을 보강하며 함께 구성된 에어로젤에 내재적 탄성을 부여한다.”
UFA의 흥미로운 특성 중 하나는 재료가 반복적으로 압축되었다 거의 원래 크기대로 돌아올 수 있게 하는 탄성이다. 이러한 해면질은 또 다른 특성 하나와 합쳐졌을 때 매우 유용해진다. 재료가 그 자체의 무게의 900배에 이르는 기름이나 기타 유기액체를 빠르게 흡수할 수 있다. 예를 들어, UFA 1g은 유기물을 68.8g/s 흡수할 수 있다. -90°C에서 300°C에 이르는 온도에서 이뤄진 시험에서도 탄성은 그대로였다. 900°C에서 5시간동안 열처리했을 경우에도 마찬가지였다.
탄성과 흡수능력이 유용하게 쓰이는 곳이 많은데 그 중 적잖이 중요한 활용은 소수성으로 인해 호수나 바다에 유출된 기름을 흡수하는 재사용가능한 물질로 쓰이는 것이다. Gao는 대학 기사에서 다음과 같이 이야기 하고 있다.
“향후에 기름유출이 발생하게 된다면 우리의 재료를 바다에 퍼트려서 기름을 빠르게 흡수할 수 있을 것입니다. 또한 재료의 탄성 때문에 흡수된 기름과 에어로젤 모두 재사용이 가능할 것입니다.”
(칭화대와 베이징대에서 연구하는 중국의 또 다른 연구그룹에서 2010년에 CNT를 기름유출에 쓰일 CNT에 대한 논문을 발표했다). UFA가 지니는 또 하나의 특성은 탄성에 의존하는 전기 전도도이다. 예로, 그들은 LED등을 UFA 벌크에 연결한 것에 대해 “에어로젤을 압축하고 풂에 따라서 밝기가 변한다. 이는 UFA가 압력감지센서로 쓰이기에 적합한 현상,”이라 보고하였다.
또한 UFA에 특정액체를 소량 주입하면 일반적인 CNT 혹은 그래핀기반의 복합체보다 전기전도도가 매우 높은 전도성 복합체를 만들 수 있다고 한다. Gao와 저자들은 UFA의 슈퍼커패시터와 촉매장치로써의 쓰임을 제안했다. 그러나 또 하나의 흥미로운 응용은 상변태 에너지 저장 재료를 향상시키는 매체로 사용되는 것이라 암시하였다. 예를 들어, 다른 복합체와 달리 UFA–파라핀 조합은 보통의 파라핀보다 높은 상변화 엔탈피가 나타난다. 이러한 응용들은 단지 시작일뿐이다. 이 솜털 같은 물질의 특성을 조절하는 법에 대해 알아내는 부분에 이르면 연구자들은 그들의 새 UFA가 “마치 신생아 같다,” 고 한다. 그 신생아는 행운을 타고난 아기일 것이다. ACB

日本하르콘
투명한 게이트 개발
강화유리 채용 빛의 투과성 향상
日本하르콘(長野縣 佐久市, 사장 岡本源生)은 문이나 筐体 부분이 투명한 보안문 「Xtalgate(크리스탈 게이트)」를 개발, 3월 1일부터 발매하고 있다. 종래의 게이트는 스테인리스 등 금속 소재가 일반적이지만, 강화유리를 채용, 디자인성과 빛의 투과성을 대폭 높였다. 오피스 빌딩의 입퇴실 관리 등에 사용한다. 가격은 한 대 200만 엔부터, 2013년도에 100대의 판매를 목표로 한다.
전자 기판과 문의 기구를 새로이 설계한 외에 시스템의 제어법을 개량하여 장치의 공간을 약 반으로 줄였다. 이로써 유리 면적을 대폭 늘렸다. 문이 진행방향으로 열리는 타입과 자동 도어처럼 좌우로 열리는 타입 2기종을 갖추었다. ID카드를 인식하는 천장부는 유도용 발광다이오드(LED)일루미네이션을 조립하여 통행상황을 경비원이나 통행자가 알기 쉽게 알려 준다. 일간공업

박막 GaN 기판 제조
프랑스 회사로부터 저가 기술
住友電工, LED 조명용
住友電氣工業은 프랑스 소이테크(파리시)와 박막 질화갈륨(GaN)기판의 제조·판매에 대한 라이선스 계약을 체결했다. 住友電工은 1장의 자립 GaN기판에서 복수 장의 박막 GaN기판을 저가에 만드는 기술 공여를 받아 올해부터 양산을 시작한다. 이 기술로 생산한 박막 GaN기판을 고휘도 발광 다이오드(LED)조명 모듈용으로 판매한다.
소이테크의 기술은 경원소(輕元素)의 이온 주입기술과 웨이퍼의 접착 기술을 이용한 것으로 1장의 반도체 기판에서 단결정 박막을 원자 레벨로 切り出す기술로 원가를 낮출 수 있다.
두 회사는 2010년 12월부터 이 기판의 공동개발을 시작했다. 이미 시작 라인에서 직경 4인치(100밀리미터)와 동 6인치(150밀리미터)의 박막 GaN기판의 양산에 성공했다. 住友電工은 본격 양산을 위해 새롭게 생산 라인을 정비할 계획이다. GaN반도체 제조의 저가화가 진행됨으로써 고휘도 LED조명과 파워디바이스에 대한 채용이 추진될 것으로 보인다. 일간공업

모차르트의 음악, 그리고 O/N 비율로 (산화)질화물의 광학적 특성을 조절함에 대하여
울프강 아마데우스 모차르트가 25살이었을 때, 그는 12파트의 변주곡 ‘Ah, vous dirai-je Maman’를 작곡하였다(프랑스 전통 노래로 영어권국가에서 ‘반짝반짝 작은 별’로 널리 알려져 있다). 이 곡 멜로디의 단순한 구조는 작곡가에게 음악을 탐구할 자유와 구조를 주어 그가 이 멜로디로부터 얼마나 많은 것을 내놓을 수 있는지 볼 수 있게 해주었다. Joseph DuBose는 classicalconnect.com에서 이와 같이 말한다.
“이 프랑스 곡은 두 파트의 단순한 화음을 지니고 있어서 모차르트의 상상력이 자유롭게 펼쳐지기에 충분한 공간을 제공하고 있다. 진행되는 각 12파트의 변주에서 화음은 서스펜션과 반음계 코드의 소개를 통해 풍부해진다. 또한 각 화음은 노래의 24마디의 구조를 유지한다. 변주 1이나 3, 일부에서는 멜로디 그 자체가 꾸며지고 변주2나 6에서는 곡이 꾸며진 대위 선율에 대항해서 지어져있다.”
작품을 듣고 있노라면(보고 있다면 더 좋다), 모차르트가 생각하는 소리가 들릴 정도이다. “왼손이 뽐내게 놔두면 어떻게 될까? 오른손은? 멜로디 주변을 살금거리면? 두손 모두 두드리고 트릴하면 어떻게 들릴까?”
Journal of the American Ceramic Society지 3월호에 게재된 논문에서 이 음악을 연상시킨다. 이 논문은 ‘Optical properties of (oxy)nitride materials: A review’라는 제목의 리뷰로 Rong-Jun Xie와 Hubertus T. Hintzen에 의해 쓰여졌다. 저자들은 오직 광학적 성질에만 집중하고 있다. 왜냐하면 이들이 논문에서 밝히듯이, “(산화)질화물의 광학적 성질은, 그 완벽한 기계적 강도, 열적특성, 화학적 안정성과 함께 다양한 산업분야에 활용되고 있기 때문이다.”

질소는 주기율표 상에서 탄소와 산소 사이에 있어서 일부 질화물은 탄화물과, 일부는 산화물과 비슷한 성질을 지니고 있다. 저자들은 전이금속질화물과 이온공유결합 질화물, 두 종류의 질화 화합물을 구분하고 있다. 저자들은 결합의 성질을 다음과 같이 설명하고 있다.
“질소는 금속 대 금속 결합이 우세한 전이금속질화물 원자 배열 내에서 침입형이다. 한편, 질소-비금속 결합들은 이온공유결합 질화물에서 일반적이며 비금속들은 질소 배열내에서 침입형이다.”
이는 전이금속 질화물이 탄화물처럼 결정구조를 지닌다는 의미를 가진다. 주기율표상에서 전이금속을 탐구하는 것은 피아노 상에서 왼손이 뽐내게 하는 것과 같다. 화합물은 내열성일 수도(TiN, ZrN, TaN), 자성을 띨 수도(FeN, CoN, CrN, MnN), 초전도체일 수도(NbN, MoN,HfN), 혹은 촉매일 수도 있다(Ta3N5, TaON, TiO2-xNx).
이온공유결합 질화물 족은 산화물과 유사하다(오른손이 무엇을 할 수 있는지 보라!). 이 화합물들은 산소-질소 비율에 따라 이온 전도성(Li3N), 열기계성(Si3N4, BN), 광전성(GaN, InAlGaN, AlN, BN), 그리고 발광성(α-SiAlON, β-SiAlON, M2Si5N8, CaAlSiN3)과 같은 흥미로운 특성을 나타낸다. 저자들은 말한다.
“(산화)질화물의 화학적 물리적 성질은 재료의 구성, 특히 O/N 비율과 강하게 연결되어있다.” 또한 “도핑 수준에서도 산화물 구조 안에 질소가 합쳐지는 것에 따라 성질의 변화가 나타난다.”
이는 광학적 성질이 다양한 적용 분야에 따라 재료의 종류로 조절할 수 있으며 이는 피아노 건반에서 낮은 음역과 높은 음역에 걸친 미묘한 교차연주와 균형에 비할 수 있다.
본 리뷰는 주요 광학적 성질들, 굴절, 반사, 흡수, 투과, 산란, 그리고 발광에 대한 간단한 정의를 내리는 것으로 시작된다. 두 종류의(산화)질화물 화합물에 대해 박막의 반사방지와 태양 선택적 특성, 밴드갭과 흡수단 특성, 광발광, 투과율이 면밀히 분석되었다. 세라믹에 있어서 항상 그렇듯이, 공정은 중요하며, 따라서 저자들은 결정구조와 화학적적 구성에 대한 것과 더불어 공정의 영향도 논의에 포함하고 있다.
(산화)질화물 재료의 응용의 범위는 방대하다. 전이금속 (산화)질화물 그룹은 반사방지 코팅, 에너지효과적인 열거울 코팅 건축용 창문, 비행장치, 태양에너지 수집기, 그리고 조명, 물 가열을 위한 중온 및 고온 태양열 흡수기, 실내난방및 냉방, 산업용 공정열, 담수화, 태양열출력시스템, 그리고 전기분해를 위한 광촉매, 물과 대기정화, 더러움방지, 김 서리 방지, 그리고 탈취와 같은 응용이 가능하다.
흥미로운 응용은 자연친화적인 안료이다. 각양각색의 (Ca,La)Ta(O,N)3과 같은 전이금속 산화질화물 화합물은 중금속기반의 안료를 대체할 수 있다. 이온공유결합 (산화)질화물 그룹의 응용은 방호구(ACerS Bulletin지의 2013년 3월호에 게재된 AlON에 대한 논문 참고), 투명 창문, 판, 돔 등, 일반적인 조명을 반도체 LED등, 자가용 전조등, LCD 백라이트, 그리고 FED와 같은 반도체 기기들을 포함한다. 이러한 산화질화물들 또한 희귀금속과 화합되었을 때 자연친화적 안료로써의 응용이 가능해질 것으로 보인다. 이렇듯 (산화)질화물 재료의 광학적 성질의 응용에 대한 주제는 무한하다.
본 논문의 제목은 ‘Optical properties of (oxy)nitride materials : A review’ 로 저자는 Rong-Jun Xie 과 Hubertus T. (Bert) Hintzen이며, JACerS지에 게재되었다. ACB

탄소나노튜브의 상업화와 그 경이로울 정도로 오랜 역사
20년이 재료 게놈 계획(MGI)의 발표와 문서에 언급된 신소재의 발견과 상업화 사이의 전형적인 기간이다. MGI는 이 일정을 그 반인 10년으로 줄일 포부를 가지고 있다. 탄소나노튜브는 발견에서 상업화로 빠르게 전환된 좋은 예이다. 오늘날 CNT는 서로 완전히 다른 분야인 투르 드 프랑스 자전거 프레임에서부터 더러움방지 페인트, 마이크로전자공학의 연결, 슈퍼커패시터, 물필터기, 풍력 터빈 블레이드, 비휘발성 자기 메모리 등에서 사용되고 있다.
2013년 2월 1일자 Science지에 게재된 리뷰 논문은 다중벽과 단일벽 CNT(각각 MWNT와 SWNT)의 응용을 조명하고 있다. 또한 제조규모의 합성과 공정방법, 경제적 도전과제, 그리고 CNT의 상업화에 대한 전반적인 전망에 대해 다루고 있다.
본 논문에 의하면 전세계적인 CNT 생산은 2006년과 2011년 사이에 10배 이상 증가했다고 한다. 2005년에는 CNT 복합체로 된 자전거가 투르 드 프랑스가 우승을 하였고 연간세계생산능력지수가 0.2 킬로톤에 이르렀다. 2011년에는 세계 CNT 생산능력지수가 연간 4.6킬로톤으로 급증했다(저자들은 지나칠 정도로 많은 보도자료에서 새로운 응용에 대해 다루면서 기술적인 사항에 대해서는 빈약하다는 것을 관찰했다. 생산지수는 상업적 성공의 궤도에 대한 실마리를 제공한다).
논문은 오늘날 생산되는 대부분의 CNT가 무질서하다(정렬되지 않은)고 보고하고 있으며, 이것이 바로 실, ‘포레스트’ 그리고 시트와 같은 aligned 구조를 활용하는 데에 제약이 생기는 이유라 하고 있다. 그럼에도 불구하고 벌크 복합체와 박막으로 결합된 현재 제품수명주기의 성장단계에 돌입한 CNT 파우더의 용도가 충분히 있다고 저자들은 말하고 있다.
화학기상성장법이 MWNT의 대량생산 합성을 위해 사용되는 제조규모의 주된 방법이다. SWNT는 CVD공정의 더 긴밀한 제어가 요구되어 MWNT보다 훨씬 높은(논문에 의하면 자릿수가 증가하는 정도로) 가격이 붙는다. 그러나 CNT는 여전히 값비싸하며 킬로그램 당 약 100달러로 탄소섬유의 10배 가량 되는 가격이다.
논문은 CNT가 복합재로써 코팅과 박막, 미세전자기기, 에너지저장과 환경분야, 그리고 생명공학 분야에서 응용되는 것에 대한 간단한 개괄을 제공하고 있다.
CNT가 수명주기를 따라 나아감에 따라서 제조자들(그리고 이들의 활동을 규제하는 이들)은 건강과 안전기준, 폐기물의 재활용과 처리, 환경적 영향 등에 대해 심사숙고해야할 것이다. SWNT의 생산성에 대한 고려에 덧붙여서, 그래핀류의 나노단위의 탄소재료는 상업적 적용에 있어서 열계면에서 부식을 방지하기 하기위한 에어로젤코팅으로써 우수한 특성을 보인다. CNT 기술의 전환이 실험실 밖과 생산라인에서 이루어지는 동안 쌓인 지식들이 그래핀 상업화의 결실을 맺을 것이다.
그렇다면 발견과 상업화의 연대표는 어떻게 될까? CNT의 발견을 정확히 집어내기는 어렵다. 1991년에 일본의 물리학자, Sumio Iijima는 CNT에 대해 발표한 논문이 그 이후 연구자들이 연구와 개발에 뛰어들게 한 도화선이 되었었다. Iijima는 종종 CNT를 발명한 것으로 인정을 받는다. 그러나 위키피디아의 글(작은 튜브의 커다란 역사에 관한 철저한 조사를 한 것으로 보인다)에서 1991년에 40년이나 앞선 역사의 자취를 추적하고 있다! 처음으로 발표된 CNT에 대한 보고는 1952년 소련시대의 것으로 러시아어로 되어있어 알려지지 않았다.
1976년의 논문에서는 증기상성장으로 자란 단일벽탄소나노튜브에 대해 보여주고 있다. 이 시기의 또 다른 보고들은 1979년과 1981년에 발표되었다. 1987년, USPTO는 직경 3.5nm와 70 nm의 ‘실린더형의 개별 탄소원섬유’ 에 대한 특허를 내주었다.
거의 확실하게, 1952년에 주사전자현미경과 같은 분석기는 가장 기초적인 상태였거나 존재하지 않았다. CVD과 같은 제작 공정도 아마 마찬가지일 것이다.
응용 또한 존재하지 않았을 것이라는 점도 고려해야 한다. 예로 반도체 트랜지스터의 첫 사례는 1947년에 있었다. 요는 끝 지점을 집는 것이 시작점을 정의하는 것보다 쉽다는 것이다. ACB

400℃DP서 열전 변환
北陸先端大가 새 재료 납을 포함하지 않고 고성능
北陸先端科學技術大學院大學 매터리얼 사이언스 연구과의 末國晃一郞 조교 등 연구팀은 400℃ 부근에서 높은 열전 변환 성능을 보이는 재료를 발견했다. 천연광물의 조성을 기초로 개발한 재료로 납을 포함하지 않으므로 종래보다 환경친화적인 고성능 열전 변환 재료 개발로 이어질 가능성이 있다고 한다. 구리, 안티몬, 유황으로 된 천연광물 「테트라헤드라이트」의 조성 일보를 니켈로 치환했다. 400℃ 부근에서의 열전 변환 성능을 보이는 지표 「ZT」는 0.7을 보였다. 유해원소인 납을 사용하지 않기 때문에 p형 황화물 재료 가운데 최대의 값이라고 한다. 자동차와 공장의 배기에 포함된 300-500℃의 배열을 효율적으로 열전 변화할 수 있는 재료가 요구되고 있다. 현재, 유망시 되고 있는 재료는 납 등의 유해 원소를 많이 포함하기 때문에 실용화에 과제가 되고 있다. 이번에 개발한 재료에 포함된 안티몬도 독성이 지적되고 있으나 주성분은 구리와 유황으로, 안티몬의 함유율이 적다. 따라서 납을 포함하는 재료보다 안전한 재료로 기대할 수 있다고 한다. 일간공업

조명용 백색LED 참여
파나소닉 100억 엔 사업으로 육성
황화(硫化) 방지하는 새 재료 개발
日本코르모와 협력
파나소닉은 조명용 백색발광다이오드(LED)사업에 본격적으로 참여한다. 조명기구 메이커인 日本코르모(大阪府 東市, 사장 石谷淸)과 공동으로 디바이스의 유하를 방지하는 새 재료의 개발에 성공, 황화에 의한 휘도 저하를 방지하여 소형 고효율 LED 조명용 광원으로 2013년 11월부터 양산한다. LED 조명이 보급되는 가운데, 우선은 회사 내부용을 포함하여 일본 내에서 판매, 2년 이내에 중국을 비롯한 아시아에 전개한다. 앞으로 100억 엔 규모의 사업으로 키워나갈 방침이다.
파나소닉 디바이스 옵티컬 세미컨닥터(鹿児島縣 日置市, 사장 足立秀人)이 백색LED 디바이스를 생산한다. 샘플 출하를 개시한다. 당초는 월 생산 1억 개 이상을 계획이다. 단계적으로 생산 능력을 확장한다. 중국에서의 생산도 시야에 두고 있다.
개발품의 발광효율은 150루멘 매(每)와트로, 주백색, 주광색, 전구색을 준비. 팩케이지 사이즈를 길이 3.2밀리×폭 3.0밀리×두께 0.6밀리미터로, 종래 제품에 비해 면적을 39% 저감, 두께를 25% 저배화(低背化)했다. 소자가 바라는 열을 직접 기판 측에 방열할 수 있는 플랫 형상 팩케이지를 채용, 열저항을 동 66% 줄였다. 최대 특징은 황화 가스와 수증기를 차단하는 무기재료에 의한 새 봉지재. 사용 환경에 따라 반사재의 은도금이 황화하여 1만 시간에 약 30%의 휘도 저하 우려가 있고, 배출가스와 온천지 등 황화 가스가 많은 조건 하에서는 더 출력이 저하되거나 단선의 가능성도 있다고 한다. 보통 조명기기 측에서 황화 대책을 마련하지만, 디바이스 측에서 대책이 가능하면 조경기구 디자인의 자유도가 증가한다.
파나소닉은 백라이트용 LED등을 주로 다루어 왔는데, 조명용은 개발의 뒤쳐졌다는 점에서 사업규모가 수억 엔에 그쳐있었다. 3년 전부터 日本코르모와 공동 개발에 들어가, 해외 반도체 메이커로부터 저가의 소자를 조달하는 체제도 갖추어 조명용 백색 LED 시장에 본격 참여하게 된 것이다. 일간공업

미끄러짐 계수는 낮게
내마모성은 높게 세라믹 코팅
大東化成이 새 기술개발
大東化成(堺市 美原區, 사장 大山一彦)은 미끄러짐 계수가 낮고, 내마모성이 높은 세라믹 코팅 기술을 개발했다. 미끄러짐 성능이 좋은 것은 상온 시의 불소수지 코팅의 약 2배이며 내마모성은 약 4배. 가공비는 같은 막후의 경우 불소 코팅의 1.5배 정도가 된다. 열에 강하다는 점에서 식품기계, 조리도구, 금형 등에서의 채용을 겨냥한다. 이 회사는 2013년 11월기까지 새 기술의 매상고 1억 엔을 목표한다.
새 코팅은 재료의 교반방법을 변경하여 미끄러짐 성능을 향상. 도막(塗膜) 전 층의 마찰 계수를 낮추었다. 종래의 세라믹 코팅은 불소수지보다 마찰 계수가 높아서 표면에서 1마이크로미터가 마모되면 미끄러짐 성능이 더 저하되었다. 새 기술은 마모해도 미끄러짐 성능이 떨어지지 않기 때문에 재코팅의 횟수가 줄어들어 관리비의 경감으로 이어진다. 금형에 이용하게 되면 높은 이형성(離型性)을 얻을 수 있어, 용융온도가 높으며 자기접착성이 있는 수지의 성형도 용이해진다. 높은 내열성이 요구되어 종래의 세라믹스 코팅에서는 미끄러짐 성능이 부족했던 제품용 표면처리기술로 제안한다. 일간공업

재료 고효율 합성
유니테크놀로지가 반응기
유니테크놀로지(名古屋市 熱田區, 사장 近藤康正)은 재료를 고효율로 합성할 수 있는 반응기 「LCR시스템」를 발매했다. 액상의 원재료를 복수 투입하여 소용돌이끼리 부딪치게 하면서 혼합한다. 화합물 입자의 크기와 형상을 균일하게 만들 수 있다. 가격은 실험용인 용량 0.1리터가 250만 엔, 동 1리터가 950만 엔. 양산용은 용량 10리터 이상부터 수주 생산한다. 전지 재료와 식품, 약제 메이커 등에 연간 20대의 판매를 전망한다.
신제품은 한국의 라미나 제품으로 회전하는 원통 주위에서 「테일러 쿠에트 흐름 (Taylor Couette flow, 쿠에트 테일러 흐름)」이라고 하는 복수의 소용돌이가 생기는 흐름으로 원재료를 효율적으로 뒤섞는다. 같은 양을 합성하는 시간이 배치식의 반응기에 비해 2분의 1 - 4분의 1로 단축가능하다고 한다. 배치식의 경우는 양산시의 합성조건을 실험시로 변경할 경우가 있는데 신제품은 변경하지 않아도 된다. 유니테클로지는 일본 내 리튬이온 2차 전지의 정극 재료 메이커 3사에 실험 도입한다. 일간공업

웨어러블 전극 개발
NTT 입기만 하면 심전도 계측
NTT는 실크나 합성섬유에 도전성 고분자를 코팅하여 생체전극으로 전환하는 기술을 개발했다. 심전도 계측에 없어서는 안 될 전해질 페이스트와 겔을 몸에 바를 필요가 없어지고, 피부에 자극을 주지 않는 웨어러블 전극으로 이용할 수 있다. NTT에서는 통신관련 기술의 의료 . 건강, 환경 분야에 대한 응용에 힘을 기울이고 있고, 이번 성과는 그 일환이 된다. 물 분산 폴리티오펜유도체(PEDOT-PSS)라는 도전성 고분자를 실크나 합성섬유 표면에 코팅한 것을 생체전극재료로 하였다. PEDOT-PSS는 도전성과 생체적합성이 우수한 반편, 습윤한 환경에서는 무르기 때문에 내수성과 가공성에 문제가 있다.
이번에 실크와 합성섬유의 복합소재로 만듦으로써 문제의 해결을 꾀했다. 유연성, 친수성, 강도 모두 우수한 신소재를 개발했다. 복합소재로 직조한 천을 전극으로 하여 셔츠에 배치함으로써 입는 것만으로 심전도와 심박을 계측할 수 있는 웨어러블 전극이 된다.
전극은 생체신호를 검출하여 생체에 전기 자극을 준다. 심전도 계측 시에는 불쾌한 전해질 페이스트 등을 몸에 바르는 것이 일반적인데 새 전극은 페이스트가 필요치 않아서 피측정자에게 거의 부담을 주지 않는다. 장기간의 연속 모니터링도 가능해진다.
10명을 대상으로 하는 실험으로 24시간 이상의 연속사용 시의 안정적인 심전도, 심박계측을 확인했다.
앞으로 100명 규모의 장착 실험과 대학의학부 등과의 연대를 통해서 안정성과 유효성을 검증. 기초연구, 재택의료, 원격의료에 대한 응용과 스포츠 웨어에 대한 적용 등을 추진한다. 일간공업

비정질 혼합금속산화물 공정, 전기분해 촉매의 가능성을 열다

최근 온라인 Science Express지에 게재된 논문에서 박막 비정질 혼합금속산화물이 전기분해(산소 발생 반응)를 통한 수소 발생에서 개선된 촉매로써 기능하게 하는 공정의 개발에 진전이 이뤄짐을 보고하고 있다.
IrO₂와 RuO₂그리고 혼합금속산화물과 같은 결정 금속산화물을 대규모 전기분해의 촉매로 사용할 때의 장점은 이미 알려져 있다. 비정질상에서도 그와 흡사한 장점들이 나타난다. 그러나 후자를 사용함에 있어서의 문제는 균일한 조성의 비정질 혼합금속을 생산해내는 방법이 필요하다는 것이다.

광화학증착법에 의해 만들고 나서 공기중에서 100 °C (좌) 와 600°C (우)에서 1 시간 열처리된 Fe₂O₃ 박막에 대한 단면, 그리고 위에서 본 주사현미경사진.

현재 캘거리대학교 화학과와 태양에너지신소재센터의 연구그룹은 광화학증착법(PMOD)에 기반하여, 균일한 분포를 지닌 금속산화물 박막을 생성하면서도 정밀하게 제어되는 저온 공정을 고안해내었다고 한다. 해당 그룹은 센터장인 Curtis P. Berlinguette가 이끌고 있으며 이들의 목표는 무기화학연구를 통해 전세계 에너지믹스에 태양에너지의 기여도를 증가시키는 것이다.
비정질 금속산화물 촉매를 생산하는 다른 방법들도 있었다. 전기도금은 이를 위해 존재하나, 그 적용가능성이 금속에 따라 크게 상이하다. 혼합금속에 대한 제어문제도 촉매를 위해 전압 프로토콜의 조절에 전기도금을 사용하기 어렵게 한다.
위 문제들은 모두 심각한 사항들이다. 왜냐하면 실험에 의하면 혼합금속이 단일조성 촉매에 비해 더 좋은 것으로 나타났기 때문이다. PMOD는 잘 알려져 있는 방법으로 /비정질 금속-유기 선구물질 박막을 사용한다. 박막은 대기조건에서 조사된다. 그 결과 일어나는 광화학반응으로 산소 존재 하에서 금속산화물 박막이 형성된다. 이 연구에서는 철, 니켈, 그리고 코발트를 다양하게 조합한 (예를 들면, a-FeOx, a-NiOx, a-CoOx, a-FeCoOx, a-FeNiOx, 그리고 a-FeCoNiOx) 비정질 혼합금속산화물로 된 균일한 박막을 형성하기 위해 스핀코팅과 PMOD가 사용되었다.
논문의 저자들은 그들의 PMOD 기술로 준비된 a-Fe₂O₃의 촉매적 성질이 “적철석에 비해 매우 우수하며, a-Fe100-y CoyNizOx는 상업적 전해조에 사용되는 귀금속산화물 촉매제에 비견될 정도”라고 한다. 당연히도 저자들은 해당 1세대 박막에 대해 만족하고 있다.
또한 “우리는 PMOD 기술이 새로운 비균질 전기화학적 촉매의 발견과 최적화에 완전히 새로운 지평을 열 것이라고 굳게 믿는다.” 고 밝혔다.
대학언론의 발표에 의하면 교수들은 기술에 대한 특허를 취득하여 FireWater Fuel Corp.이라는 이름의 창업 회사를 설립하였다고 한다. FireWater Fuel사는 2014년에는 상업 시장을 겨냥한 대형 전해조를 만들고 2015년이면 가정용 시장의 소형 시제품을 시험할 것으로 기대하고 있다.
해당논문의 제목은 ‘Photochemical Route for Accessing Amorphous Metal Oxide Materials for Water Oxidation Catalysis’이다. ACB

바나듐 산화물 “리본” 위의 그래핀, 리튬이온전지 양극으로써의 가능성을 보이다
라이스대학교의 연구자들은 바나듐 산화물을 리튬전지전극에 적용하기 위한 연구를 하고 있으며 최근 양극으로 사용하기 위한 VO2-그래핀 리본에 대한 보고를 하였다.
American Chemical Society에 의해 출판된 Nano Letters지의 글에 이들의 연구가 나타나있다. 해당 연구는 Pulickel Ajayan의 팀에서 이루어지고 있다. Ajayan는 기계공학과 재료과학과, 그리고 화학과의 교수로 재직 중이며, 바를 수 있는 배터리에 대한 그의 연구처럼 전지에 대한 창의적인 생각을 하는 것으로 유명하다.
논문의 개요에 의하면 비록 리튬이온전지가 높은 에너지밀도를 지니고는 있으나, 적용에 있어서의 온전한 능력은 아직 밝혀지지 않았다고 한다. 왜냐하면 “다양한 응용에 결정적인 고출력밀도를 고속 충방전에서 끌어내기에 적합한 능력을 지닌 전극이 없기 때문”이다. 보도자료에서 Ajayan은 바나듐 산화물이 오랜 기간 전지 연구자들의 관심을 받아왔으며 일부 리튬이온전지에서 사용이 되었다 말하였다. 그러나 일반적으로 산화물들이 낮은 전기 전도도로 인해 충방전이 느리게 된다는 점을 지적한다.
Ajayan’의 그룹은 고전도성 그래핀을 VO2 리본 위에 “구워서” 느린 충방전 문제를 거론했다. 그래핀은 리본 위에 거미줄과 같은 코팅을 형성하여 ‘전자를 위한 빠른 도관이자 이온을 위한 채널’로 기능한다.
연구팀은 희망적인 결과를 보고하였다. /반쪽 전지/ 시험결과에서 양극은 20초만에 완전한 충전과 방전이 이루어졌으며, 1000 사이클을 돌리고 난 뒤에서 초기 충전용량의 90%를 retain하였다. 이들의 가장 우수한 양극 샘플은 84 wt%의 ‘리튬을 흡수하는’VO2로, 204 mA·h/g의 에너지를 지녔으며 매우 안정적인 것으로도 나타났다.
그래핀으로 코팅된 바나듐 산화물 리본의 전자주사현미경 이미지. 라이스 대학교의 연구자들에 의하면 리튬이온전지의 전극으로써 기대되는 특성을 보인다고 한다.
보도자료에서는 여러 양극 재료의 효과가 약화되는 경향을 보이는 75°C의 고온에서도 “리튬 함량storGe의 용량이 200사이클 뒤에도 안정적”이었다고 한다. 리본은 간단해 보이는 수열합성 공정을 통해 만들어졌으나, 논문의 제1저자인 Subin Yang은 보도자료에서“VO2 리본과 그래핀이 co합성하는 조건을 조절하는 것이 상당한 도전이었다.” 고 인정하고 있다.
하이브리드 리본은 그래핀 산화물 나노시트와 V2O5 파우더의 수중 부유물질을 오토클레이브에서 수시간동안 가열함으로써 만들어진다. V2O5는 완전히 VO2로 환원되며 두께 10nm, 폭 600nm, 그리고 수십 마이크로미터 길이의 리본 구조로 결정화한다. 한편 그래핀 산화물은 그래핀으로 환원되어 리본 상에 거미줄 형태의 코팅을 형성한다. Ajayan은 이 하이브리드 재료가 그의 팀이 연구 중인 바를 수 있는 배터리에도 사용될 수 있을 것으로 생각하고 있다.
자세한 사항은 다음 논문에 나와있다. 제목은 ‘Bottom-up approach toward singlecrystalline VO2-graphene ribbons as cathodes for ultrafast lithium storage’로 저자는 Shubin Yang, Yongji Gong, Zheng Liu, Liang Zhan, Daniel P. Hashim, Lulu Ma, Robert Vajtai, Pulickel M. Ajayan이며 Nano Letters지에 게재되었다. (DOI: 10.1021/nl400001u.) ACB

극적으로 휘어지는 바나듐 산화물 나노섬유 종이에서 수소 결합이 지니는 역할
생광물화작용의 기본 아이디어는 새로운 재료들을 합성하고 새로운 배열이나 기능성로 설계함에 있어서 자연적 과정들을 수용하는 것이다. 흔한 참조로 진주모라고도 불리는 진주층가 있다. 연체동물이 분비하는 유무기 복합체는 탄산칼슘의 아고나이트형태 판상체가 석회질과 같은 키틴이나 여러 가지 단백질 유기물로 고정되어있는 층상 구조를 지니고 있다. 취성 판상체들이 탄성 생체고분자로 결합되어있는 복합체의 구조는 진주층를 유독 강한 자연재료로 만든다.
아라고나이트 판상체의 고세장비 구조 특성이 층상구조가 가능하게끔 한다. 종이 또한 보통 섬유인 고세장비 성분들로 이루어져있다. 판상체-생체고분자 기반의 구조로 된 사례들이 있으나(질석, 찰흙, 알루미늄산화물, 그리고 판상체 탄소나노튜브와 그래핀산화물 종이에 대한 일부 연구), 오직 일부만이 종이를 매우 유용하게 하는 특성, 특히 유연성을 나타낸다.
그러나 이제는 더 이상 그렇지 않을 것으로 보인다. 독일 슈트가르트대학교에서 발표한 논문에서는 오산화바나듐 나노섬유로 만들어진 “종이”와 그 놀라운 특성들에 대해 보고하고 있다. 논문에 의하면 오산화바나듐 (V2O5) 는 여타 전이금속 산화물들과는 달리 초고세장비를 지닌 결정질 나노섬유로 합성될 수 있다고 한다. 해당 연구그룹은 직경이 10nm에, 길이가 100nm에서 수십 마이크로미터에 달하는 섬유를 만들어내었다고 한다.
리본형의 섬유는 수용액 내에서 중축합공정을 통해 만들어져 물 층이 두 층의 V2O5사이에 있는 구조를 지닌다. 이 층들은 표면에 산소 그룹과 물이 결합한 직사각형 단면적을 지니며 둘 모두 섬유와의 결합에 기여한다. 이는 진주층에서의 생체고분자의 역할과 유사하다.
종이는 산화바나듐 나노섬유졸을 천천히 말려서 만드는데 그러면 위로 떠오른다. 이렇게 만들어진 종이의 색는 어두운 주황색이며 높은 수준의 섬유 정렬을 지닌다. 또한 유연성이 매우 뛰어나서 구부리거나 말 수 있다. 실린더는 직경 1mm까지 좁게 말아질 수 있다. 섬유사이의 수소결합이 연구팀이 종이의 물 함량에 대한 민감도를 조사하도록 이끌었다. 그들은 종이를 100˚C 나 150˚C에서 열처리하기 전에 40˚C에서 말리는 것이 첫번째로 중요한 단계임을 알아냈다. 말리는 과정이 없으면 종이가 바스라 졌다. 열처리는 나노섬유 사이에 약하게 흡수된 물을 제거하는데 천천히 제거할 때 섬유들이 단단하게 채워질 정도로 이동성를 지닌다고 한다. 논문에 의하면 “수소가 그 구조지향능력에 따라 V2O5 섬유들 사이에 결합을 형성하였을 것”이라고 한다.

열처리 최적화의 중요성은 종이의 인장강도에서 분명하게 나타난다. 그렇게 준비된 종이의 인장강도는 약 76 MPa이다. 건조 이후에는 약 132 MPa로, 열처리 이후에는 200 MPa까지 증가한다. 팀은 느린 건조가 섬유의 기저면을 맞물려 표면 H 그룹의 수소결합밀도를 증가시키는 작용을 할 것으로 추측한다.
논문에서는 이와 같이 설명하고 있다. “완벽한 기계적 거동은...산화바나듐 종이의 뻣뻣한 무기산화물 성분이 그 사이에 있는 유연한’ 물층과 합쳐져 있는 교차층상구조에 의한 것일 수 있다. 이는 진주층과 같은 생체재료의 벽돌과 시멘트 구조 설계와 매우 유사하다.”
정렬된 구조는 전기전도성 또한 영향을 끼쳤다. 건조 이후에 전도도가 증가하며 열처리 이후에 전반적인 전도도에 대한 이온 기여의 제거로 다소 감소한다. 이러한 결과는 섬유의 정렬, 그리고 평면내외 방향과 예측가능한 방향의 연관이 있다.
이 종이의 극적인 유연성과 특히 기계적으로 우수한 특성때문에 산화바나듐 종이는 에너지와 전자기기분야에서 다양하게 적용될 수 있을 것이다. 저자는 신축성 전자기기 ,에너지 저장소, 화학적센서의 유연한 전극, 작동기, 전기변색소자, 전지, 그리고 슈퍼커패시터를 포함한 다양한 분야의 응용을 제안한다. 또한 종이의 인성이 전극의 이온삽입 중에 발생하는 팽윤으로 인한 크랙의 형성을 감소시켜줄 수 있을 것이라 언급하고 있다.  수소결합은 고세장비 나노섬유로 만들어진 오산화바나듐의 극적인 유연성에 기여한다.

본 논문의 제목은 ‘Hydrogen-bond reinforced vanadia nanofiber paper of high stiffness’로 저자는 Zaklina Burghard 외이며 Advanced Materials지에 게재되었다. ACB

매우 민감한 새로운 그래핀 센서
난양 기술 대학(Nanyang Technological University)의 연구진은 그래핀으로 새로운 이미지 센서를 개발했는데, 이 장치는 어두운 조건에서도 분명하고 선명한 사진을 찍을 수 있게 하였다. 그래핀으로 만들어진 새로운 센서는 높은 광반응성 또는 민감성을 가지고 있고 가시광선에서 중-적외선까지 넓은 파장의 광을 검출하는데 세계 최초로 성공했다고 연구진은 말했다. 이것은 적외선 카메라, 교통 속도 카메라, 위성 이미징 등과 같은 모든 유형의 카메라에 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 그래핀 센서는 오늘날의 카메라에서 발견되는 이미징 센서보다 빛에 1,000배 더 높은 민감성을 가지고 있고, 낮은 전압에서 작동되기 때문에 에너지를 10배 더 절약할 수 있다. 대량으로 생산될 때, 그래핀 센서는 현재의 센서보다 적어도 5배 더 저렴한 비용으로 제조될 수 있을 것으로 추정된다.

그래핀은 사람 머리카락보다 몇 백만 배 더 작고, 순수한 탄소 원자들이 벌집 구조로 배열되어 있다. 이것은 높은 전기 전도성, 높은 내구성 및 유연성을 가지고 있다. 그래핀 센서를 개발한 이번 연구진은 넓은 파장에서 높은 광민감성을 가진 센서를 순수한 그래핀으로 처음 제조하였다. 그래핀 센서는 새로운 나노구조 속에 그래핀 시트를 결합함으로써 만들어졌고, 이 연구결과는 저널 Nature Communications에 게재되었다. 이번 연구진은 그래핀 만으로 저렴하고, 민감하며, 플렉서블한 광 센서를 만들 수 있다는 것을 증명했다. 연구진은 이런 혁신이 이미징 산업, 위성 이미징, 통신 산업, 중-적외선 분야에 매우 큰 영향을 끼칠 것이라고 기대하고 있다. 이 센서는 통상적인 제조 기술로 만들어질 수 있다. 즉, 이것은 CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) 프로세스를 사용해서 카메라 센서를 만들 수 있다. 따라서 전자 산업 분야의 대부분의 공장에서 사용되는 이 기술을 적용할 수 있고, 제조업체들은 광 센서의 기본 재료를 새로운 나노구조로 이루어진 그래핀 재료로 쉽게 대체할 수 있을 것이다. 산업에 적용된다면, 더 큰 배터리 수명을 가진 더 저렴한 카메라를 이끌 수 있을 것이라고 연구진은 말했다.

그림 1. 순수한 그래핀으로 만들어진 매우 얇으면서 플렉서블한 광 검출기
그림 2. 장치의 제조 프로세스
그림 3. 라만 스펙트럼과 전기적 특성

연구진은 광으로부터 생성된 전자 입자를 훨씬 더 오랜 시간 동안 포집할 있도록 그래핀 위에 나노구조를 생성할 수 있는 혁신적인 아이디어를 내놓았고, 이것은 훨씬 더 강한 전기 신호를 생성시켰다. 이러한 전기 신호는 디지털 카메라에 의해서 캡처된 사진을 이미지로 나타낼 수 있게 한다. 포집된 전자들은 그래핀 속의 높은 광반응성을 달성하기 위한 핵심인데, 이것은 일반적인 CMOS 또는 CCD 이미지 센서보다 훨썬 더 높은 효율을 가지게 한다. 전기 신호가 점점 더 강해질수록, 더 깨끗하고 더 선명한 사진을 얻을 수 있다. 그래핀 센서의 성능은 반응 속도 등을 추가적으로 향상시킬 수 있었다.
이 연구에는 약 $200,000의 비용이 들었는데, 이것은 Nanyang Assistant Professorship start-up 기금에 의해서 지원되었다. 이 연구의 다음 단계는 그래핀 센서를 상업용 제품으로 개발할 수 있도록 협력업체와 함께 조사를 진행하는 것이 될 것이다. 이 연구결과는 저널 Nature Communications에 ‘Broadband high photoresponse from pure monolayer graphene photodetector’라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1038/ncomms2830). GTB

항암작용을 가진 새 화합물
인공합성 방법 개발
東京理科大 암연구회
東京理科大學의 椎名勇 교수와 암연구회의 旦 慎吾 부부장 등 연구팀은 암세포인 골지체에 작용하여 증식을 정지시키는 새로운 화합물을 인공적으로 합성하는 방법을 개발했다. 지금까지는 천연에서 유래된 성분으로 만들었던 이 화합물을 값싼 재료로 대량 합성할 수 있다고 한다. 새로운 타입의 항암제에 응용하는 연구가 앞으로 추진될 것으로 기대된다.
이 화합물은 「M-COPA(AMF-26)」이라고 한다. 암연구회가 몇 년 전에 항암작용을 발견했지만 합성에는 희소한 세포에서 채취되는 성분이 필요하므로 대량합성이 어려워서 실용화의 과제가 되어 왔다.
東京理科大의 椎名교수는 이번에 인공적으로 만들어 낼 수 있는 복수의 부품을 조합시킴으로써 이 화합물을 합성하는 방법을 고안했다. 부품의 합성에는 금속촉매를 사용하는데, 알루미늄 등 비교적 값싼 금속 촉매를 이용할 수 있다. 인공 합성한 이 화합물의 항암 작용을 조사한 결과, 천연 유래의 것과 동등한 작용이 있다는 것을 확인할 수 있었다고 한다.
이 화합물은 세포소기관인 골지체의 기능을 저해하여 세포를 사멸시킨다. 암세포와 정상세포의 증식능(增殖能) 차이를 이용함으로써 암세포만을 공격할 수 있을 것이라고 생각된다. 연구팀은 앞으로 부작용과 생체 내에서의 안정성의 면에서 이 화합물의 개량을 진행하여 실용화활 계획이라고 한다. 일간공업

높은 아스펙트비(比) 유지
섬유상 나노분체 개발
日本바이린
日本바이린은 섬유의 직경과 길이를 컨트롤할 수 있어 높은 아스펙트비(직경과 길이의 비율)를 유지시킨 소재 「섬유상 나노분체」를 개발했다. 섬유 지름의 사이즈를 나노미터, 길이를 마이크로미터 수준으로 대응하여 제조할 수 있다. 샘플 출하를 시작하였으며, 광학 필름, 열전도성 재료, 전극재량(電極材量), 촉매용으로 조준하고 기능성 분체로서 용도 개발을 계속한다. 지금까지 섬유상 나노분체의 소재 예로서 이산화규소, 이트리아 안정화 지르코니아, 산화알루미늄 등 나노 수준의 분체에 대응해 왔다. 각종 재료와의 복합화가 가능한 이외에 무기 소재의 특징을 살린 소재의 조합도 가능하다고 한다.
섬유상 나노분체의 섬유 지름은 100나노미터 - 2마이크로미터, 섬유 길이는 10마이크로-수 백 마이크로미터의 폭으로 컨트롤할 수 있다. 높은 아스펙트 비율을 갖게 하면서 강도와 내마모성과 같은 기계 특성도 발휘할 수 있다 아울러 절연성 등의 전기 특성, 투명성 등의 광학 특성을 갖게 할 것도 기대할 수 있다. 일간공업

세라믹볼
「PIP티탄」
광촉매로 소취·수질정화
不二機販은 산화티탄을 부착시킨 세라믹볼 「PIP티탄」을 1997년부터 판매하고 있다. 산화티탄 광촉매의 움직임으로 유기물과 암모니아 등을 분해하므로 소취와 수질정화의 효과를 기대할 수 있다. 가격은 1킬로그램 당 1만 5750엔.
이 회사의 주력사업은 금속분말을 고속 분사하여 대상물의 내마모성과 피로강도 등을 향상시키는 표면개질 가공. PIP티탄은 이 기술을 응용한 것이다. 고속 충돌 시의 열로 티탄을 세라믹으로 녹여서 부착시키므로 효과가 장기간 지속된다.
당초에는 자사 공장에서 비단잉어 사육용으로 개발 거래처에 배포한 결과, 담배 냄새제거제로 호평을 받았기 때문에 상품화했다. 2001년에는 JR西日本의 역과 열차의 화장실 소취제로, 또 대형 자동차 대리점이 차량용 소취제에 채용하는 등 순조롭게 판매처를 늘려 나가
피크였던 2005년 1분기는 연간 1억 엔의 매상을 올렸다.
한편, 수명이 길고 교환 빈도가 적다는 것이 과제. 최근에는 판매 확대를 위해 이 제품을 필터로 채용한 항균마스크 등 상품 수를 확충하고 있다. 또한 日本貿易振興機構(JETRO)의 지원을 받아 중국에서 실험 판매를 시작했다. 「동남아시아 등 물로 곤란을 겪는 지역에도 판매하고 싶다」(宮坂四志男 사장)며 의욕을 보이고 있다. 일간공업

박막 필름에서 색상을 띠게 해주는 나방에서 영감을 얻은 나노구조
나방의 눈 구조에서 영감을 얻은 노스캐롤라이나 주립대학의 연구원들은 두 개의 박막 필름이 만나는 계면에서의 반사를 제한함으로써 자연에서 일반적으로 관찰되는 “박막 필름 간섭” 현상을 억제하는 나노 구조를 개발하였다. 이 재료는 박막 태양전지 및 다른 광학전자 장비의 효율을 향상시킬 수 있는 잠재성을 가진다. 박막 간섭은 한 물질의 박막이 두 번째 물질의 맨 위에 놓일 때 발생한다. 예를 들면, 박막 간섭은 물 웅덩이에 가솔린이 있을 때 우리가 보게 되는 무지개 광택이다.
가솔린은 투명하지만 약간의 빛은 표면에서 반사된다. 이와 같이 가솔린을 통과하는 빛의 일부는 두 개 물질의 계면 혹은 두 물질이 만나는 지점의 물 아래 표면에서 반사된다. 물에서 반사되는 빛은 가솔린을 통과하게 되고 이는 가솔린의 표면에서 반사되는 빛과는 약간 다른 광학 통로를 가지게 된다. 이들 광학 통로 “길이”들의 불일치는 무지개 광택을 만들게 되며 이 현상이 박막 간섭이다. 박막 간섭은 모든 필름의 계면에서 광의 파장들의 일부가 반사되거나 상실되거나 하기 때문에 박막 태양전지와 같이 박막의 다층을 사용하는 장비에서는 문제가 된다. 장비가 얇은 필름을 가지면 가질수록 계면은 더 많아지며 따라서 광의 손실도 더 많아지게 된다.

그림. 박막 필름 계면에서 빛의 양을 제한하는 나노 구조

“우리는 진화되어 빛을 반사하지 않는 나방의 눈 표면구조에서 영감을 얻었다 이 개념을 모방하는 것에 의해 우리는 박막 간섭을 현저하게 최소화할 수 있는 나노 구조를 개발하였다”고 노스캐롤라이나 주립대학 기계항공우주공학과 교수이며 연구논문의 공저자인 Chih-Hao Chang 박사는 말한다. 나노 구조는 이들의 위에 놓이는 2차 박막을 가지는 박막 필름 속에 세워진다. 나노 구조들은 이들 아래에 위치하는 박막 필름의 확장이며 단단하게 채워진 얇은 구과(cones)와 유사하다. 이들 나노 구조들은 “면과 면 사이에 끼여 있어” 어떠한 박막이든지 이들의 위에 놓이면 침투하게 되어 계면에서 반사라는 빛의 양을 제한하게 된다. Chang의 연구팀은 계면 나노 구조를 형성하는 계면이 나노 구조가 없는 박막 필름의 계면 보다 빛을 100배 적게 반사한다는 것을 발견하였다.
우리가 진행할 다음 단계는 이러한 개념의 장점을 활용한 태양 장비를 디자인하는 것이며 이들을 상업적인 응용이 가능하게 대면적화하는 방법을 결정하는 것이다. GTB