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ナノファイバー実用化技術と用途展開の最前線    
Frontline in Commercialization Technologies and Development of Applications on Nanofibers
[コードNo.2012T853]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 谷岡明彦・川口武行
■体裁/ B5判 226ページ
■発行/ 2012年6月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 69,120円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0568-4

 
★厳しい競争産業で勝負できるナノファイバーを一挙網羅!
★エネルギー、エアフィルター、水処理、先進医療―成長産業のキー素材に成長!!
★複合溶融法、バイオ素材、ガラス素材、金属素材、ハイブリッド素材―次代のナノファイバーも一堂!

キーワード

ナノファイバー/電界紡糸/工業化技術/ナノサイズ効果/超比表面積効果/超分子配列効果

刊行にあたって

 ナノファイバーの工業的製造技術として電界紡糸法、ナノ溶融分散紡糸法、複合紡糸法、メルトブロー法、CVD法等が知られており、材料と用途に応じて使い分ける必要がある。ナノファイバーには超比表面積効果、ナノサイズ効果、超分子配列効果があり、これらの効果を利用して、フィルター部材、電極部材、医療・衛生部材等様々な用途開発が行われており、将来の市場規模は8兆円程度と推計されている。
 これまでは将来のコストダウンを見据えた本格的な大量製造技術が確立されておらず、ナノファイバーを用いた製品の用途展開に大きな障害となっていた。しかしながら、NEDO「先端機能発現型新構造繊維部材基盤技術の開発プロジェクト(通称:ナノファイバープロジェクト)」によりナノファイバーの本格的な大量製造法の技術が確立された。溶媒を利用した電界紡糸法では、従来ノズルからの溶液の吐出量が2μL/分と非常に少量であったものが20mL/分以上と1万倍以上の高生産性を達成し、また防爆が完全で、溶媒回収も低コスト化が可能となった。また、繊維径は20nm〜2μmまで制御可能である。さらに、溶融法でも著しい進展を見せており、ポリプロピレンやナイロン等の溶融紡糸が可能となり、現時点では100nm程度のナノファイバーフィラメントヤーンの大量生産が可能となっている。このように溶媒法及び溶融法共にナノファイバーの大量製造技術が確立されたことから、今後本格的な用途展開が顕著に進むものと言える。
 本書では、ナノファイバーの製造技術だけではなく、エネルギー用部材、エアフィルター用部材、水処理用部材、先進医療用部材、衛生用部材等、用途展開を中心にそれぞれの最前線について、バイオナノファイバー、新材料・新技術・新用途としてナノファイバーのなかでもさらに先進技術について、これらの分野で最先端の研究開発を進めている研究者・技術者に執筆いただいた。電池のセパレーター、エアフィルター、水処理膜、再生医療用ナノファイバー、ウエアラブルエレクトロニクス、圧電熱電変換素子等、今後のビジネス展開に欠かせない話題が満載されている。
 我が国は、2011年3月11日の震災以降、様々な困難な障害に直面している。このような時にこそ、新規技術開発を積極的に進め、新たな展開を切り開くことを期待したい。

東京工業大学名誉教授
谷岡明彦

著者一覧

谷岡明彦東京工業大学名誉教授
川口武行東京工業大学 大学院理工学研究科 特任教授
松本英俊東京工業大学 大学院理工学研究科 有機高分子物質専攻 准教授
山下義裕滋賀県立大学 工学部 材料科学科 講師
小西玄一東京工業大学 理工学研究科 准教授
宇山浩大阪大学 大学院工学研究科 応用化学専攻 教授
木村勝群栄化学工業(株) 事業開発本部開発センター 機能性材料開発グループ
鈴木章泰山梨大学 大学院医学工学総合研究部 教授
岸本吉則廣瀬製紙(株) 開発部 部長
川上浩良首都大学東京 都市環境学部 分子応用化学コース 教授
今野貴博日本エアーフィルター(株) 開発部 開発課 課長
向井康人名古屋大学 大学院工学研究科 化学・生物工学専攻 准教授
比嘉充山口大学 大学院理工学研究科 物質化学専攻 教授
井上嘉則日本フイルコン(株) 総合研究開発部 新規事業開発部 主任研究員
兼子博章帝人(株) 新事業開発グループ 融合技術研究所 第三研究室 室長
山岡哲二国立循環器病研究センター研究所 生体医工学部 部長
白鳥世明慶應義塾大学 理工学部 物理情報工学科 教授
磯貝明東京大学 大学院農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 教授
伊福伸介鳥取大学 大学院工学研究科 准教授
吉川正和京都工芸繊維大学 大学院生体分子工学専攻 教授
森田利夫昭和電工(株) 先端電池材料部 大川開発センター 副センター長
平尾一之京都大学 工学研究科 材料化学専攻 教授
中山幸仁東北大学 原子分子材料科学高等研究機構 准教授
下間靖彦京都大学 大学院工学研究科 材料化学専攻 准教授
小滝雅也京都工芸繊維大学 大学院工芸科学研究科 先端ファイブロ科学専攻 准教授
鴻巣裕一東京工業大学 大学院理工学研究科 有機・高分子物質専攻 研究員

構成および内容

【第1編 製造技術と工業化技術】

第1章電界紡糸法
1製造技術開発の歴史と現在点 松本英俊
1.1はじめに
1.2電界紡糸法
1.3電界紡糸技術の歴史
1.4電界紡糸法におけるナノファイバーの構造制御
1.4.1ファイバー径
1.4.2表面構造
1.4.3内部構造
1.5電界紡糸技術の課題と研究開発の現状
2大量紡糸 山下義裕
2.1はじめに
2.2ノズル方式のエレクトロスピニング装置
2.2.1ノズル同士の電界干渉
2.2.2樹脂ディスポノズル方式
2.2.3紡糸口方式
2.2.4ノズルスプレー方式
2.2.5大量紡糸に最適なポリマー溶液
2.3ノズルを用いないエレクトロスピニング装置
2.3.1ドラム方式
2.3.2ワイヤーノズル方式
2.3.3スパイラルコイルノズル方式
2.3.4バブル方式
3溶融エレクトロスピニング紡糸法によるポリプロピレンナノファイバーの開発 小西玄一
3.1溶融エレクトロスピニング法の意義
3.2PPナノファイバーの有用性
3.3近赤外線集光型溶融装置を用いたエレクトロスピニング紡糸法
3.4今後の展望
4バイオナノファイバーへの応用 宇山 浩
4.1はじめに
4.2バイオ系高分子の電界紡糸
4.3生分解性評価システム
4.4ドライスピニング
4.5電界紡糸による極細ファイバーと薬剤の複合化
4.6おわりに
第2章その他の製造法
1複合紡糸を応用したナノファイバー製造法 木村 勝
1.1はじめに
1.2微細繊維の製造方法
1.3複合紡糸法
1.3.1海島型複合繊維
1.3.2剥離型複合繊維
1.3.3多層型複合繊維
1.3.4混合紡糸(ポリマーブレンド法)
1.4PB法によるナノファイバーの製造法
1.4.1原料選定
1.4.2複合原料の調製
1.4.3紡糸
1.4.4海成分除去
1.5応用例
1.5.1フェノール樹脂系カーボンナノファイバー「GNF-C」
1.5.2フェノール樹脂系ナノファイバー「GNF-P」
1.5.3イミド系ナノファイバー「GNF-T」
1.6まとめ
2炭酸ガスレーザー超音速延伸法 鈴木章泰
2.1はじめに
2.2装置とナノファイバー化について
2.2.1延伸装置について
2.2.2ナノファイバー化の原理
2.2.3オリフィスで発生する超音速流の速度分布と温度分布
2.3繊維径と延伸条件との関係
2.4炭酸ガスレーザー超音速マルチ延伸法
2.4.1巻取り型マルチ延伸装置で作製したPETナノファイバーシートについて
2.4.2連続巻取り型マルチ延伸装置
2.5まとめ

【第2編 用途展開の最前線】

第1章エネルギー用部材
1PVA系ナノファイバー不織布 岸本吉則
1.1はじめに
1.2新規なエレクトロスピニング法(=エレクトロバブルスピニング法)
1.3機能分離型ナノファイバー複合不織布
1.4セラミックス含有PVAナノファイバー
2プロトン伝導性ナノファイバー 川上浩良
2.1はじめに
2.2高分子形電解質膜の問題点
2.3新規プロトン伝導性高分子形電解質膜
2.4プロトン伝導性ナノファイバー含有複合膜の電解質膜特性
2.5おわりに
第2章エアフィルター用部材
1エアフィルターの高機能化とナノファイバーエアフィルター 今野貴博
1.1はじめに
1.2エアフィルターの高機能化
1.3ナノファイバーエアフィルター
1.3.1ナノファイバー紡糸
1.3.2ナノファイバーエアフィルターの特長
1.3.3ナノファイバーエアフィルターの実用化
1.4ナノファイバーエアフィルターの用途展開
1.5おわりに
第3章水処理用部材
1ナノファイバー水処理膜 向井康人
1.1はじめに
1.2膜の物性および試験方法
1.3水透過性能の評価
1.4粒子捕捉性能の評価
1.5膜の調製条件の影響
1.6総括および課題
2次世代ナノ構造水処理膜 比嘉 充
2.1はじめに
2.2正浸透膜
2.2.1正浸透法とは
2.2.2FO法とRO法の違い
2.2.3FOの利点
2.2.4FO水処理システム
2.2.5FO膜の構造
2.3カーボンナノチューブ(CNT)膜
2.3.1CNT膜の特長
2.3.2CNT膜の作製方法
2.3.3CNT膜の物質透過性能
2.4まとめ
3混合紡糸型キレート繊維 井上嘉則
3.1はじめに
3.2キレート繊維の調製
3.3湿式混合紡糸法によるキレート繊維の調製
3.4キレート性高分子混合紡糸型キレート繊維の調製とその吸着特性
3.5ナノファイバーへの展開
第4章先進医療・衛生用部材
1先進医療のためのナノファイバー材料 兼子博章
1.1医療分野におけるナノファイバーの隆盛
1.2ナノファイバーの特徴と細胞接着性
1.3ナノファイバー成型体の立体加工とその利用
1.4ナノファイバー立体成型体(多孔体)による軟骨・骨の再生
1.5ナノファイバー複合材料への展開
1.6人工細胞外マトリックスを目指して
1.7今後の課題
2ファイバー材料と再生医療 山岡哲二
2.1はじめに
2.2再生医療とファイバー材料
2.3細胞・組織とファイバー材料の相互作用
2.4再生型人工血管への組織浸潤性のコントロール
2.5ナノファイバーの表面機能化修飾
2.6おわりに
3ビタミンC添加ナノファイバー 白鳥世明
3.1スキンケア応用としてのナノファイバー
3.2ビタミンC
3.3L-アスコルビン酸含有PVACナノファイバー
3.4まとめ
第5章バイオナノファイバー
1セルロース系バイオナノファイバー 磯貝 明
1.1はじめに
1.2セルロースのTEMPO触媒酸化
1.3TEMPO酸化セルロースナノファイバー
1.4TEMPO酸化セルロースナノファイバーの特性
1.5世界のナノセルロース研究開発状況
1.6今後の展開
2キチンナノファイバーの単離技術とその利用開発 伊福伸介
2.1はじめに
2.2生物の紡ぎ出すナノ繊維"バイオナノファイバー"
2.2.1植物からのセルロースナノファイバーの単離
2.2.2カニ、エビ殻、キノコからのキチンナノファイバーの単離
2.2.3市販の乾燥キチンのキチンナノファイバーへの解繊
2.2.4表面キトサン化キチンナノファイバーの調製
2.3キチンナノファイバー補強透明プラスチックフィルム
2.3.1透明でフレキシブルなキチンナノファイバー補強フィルム
2.3.2キチンナノファイバー補強透明プラスチックフィルムの物性
2.4おわりに

【第3編 新材料・新技術・新用途の最前線】

第1章物質分離膜としての分子インプリントナノファイバー膜 吉川正和
1はじめに
2分子インプリント法
3簡易分子インプリント法
4分子インプリント膜による物質分離
5分子インプリントナノファイバー膜
6分子インプリントナノファイバー膜による物質分離
7分子インプリントナノファイバー膜の今後の展開
7.1より細いナノファイバー径を有する分子インプリントナノファイバー膜の調製
7.2分子認識部位のナノファイバー表面への局在化―1
7.3高い鋳型比での分子インプリントナノファイバー膜への変換
7.4分子認識部位のナノファイバー表面への局在化―2
8おわりに
第2章カーボンナノチューブの用途展開 森田利夫
1はじめに
2VGCF(R)とVGCF(R)-Xについて
2.1CNTの構造
2.2VGCF(R)とVGCF(R)-Xの特徴
3リチウムイオン二次電池(LIB)用途
3.1サイクル特性改善
3.2高容量化
3.3電解液浸透性
4樹脂複合材用途
4.1導電性用途
4.2軽量化
4.3その他
5ナノリスク対策
第3章機能性フレキシブルガラス 平尾一之
1はじめに
2有機―無機ハイブリッド技術
2.1プロトン導電膜
2.2気体分離膜
2.3表示用フレキシブルディスプレーガラス
3おわりに
第4章金属ガラスナノワイヤー 中山幸仁
1金属ガラスナノワイヤーの発見
2金属ガラスナノワイヤーの作製
3金属ガラスナノワイヤーの機械的特性評価
4おわりに
第5章金属ナノワイヤー 下間靖彦
1はじめに
2Nd2Fe14B磁性ナノ粒子の作製
3Nd2Fe14B磁性ナノ粒子のキャラクタリゼーション
4Nd2Fe14B磁性ナノ粒子の形成メカニズム
5金属Cuナノワイヤーの作製
6金属Cuナノワイヤーの形成メカニズム
7今後の展望
第6章有機無機複合ナノファイバー 小滝雅也
1はじめに
2エレクトロスピニング法
2.1原理
2.2大量生産
3有機無機複合ナノファイバー
3.1粒子充填系ナノファイバー
3.2芯鞘構造ナノファイバー
4おわりに
第7章ウェアラブルエレクトロニクス 鴻巣裕一、松本英俊
1はじめに
2ウェアラブルエレクトロニクス
3研究開発の現状
3.1ファイバー/テキスタイル型電子回路基板
3.2導電性ファイバー及びテキスタイル
3.3ファイバー型電源
4おわりに
第8章エネルギーハーベスト材料技術の現状と今後の展望 川口武行
1はじめに
2エネルギーハーベスト技術開発の現状
2.1日米欧での技術開発状況
2.2光電変換デバイス
2.3振動・圧電変換デバイス
2.4熱電変換デバイス
3現状の技術課題と技術開発の動向
4エネルギーハーベストの今後の市場展望



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