Yano E plus 2015년 5월호(No. 086)
●●● 토픽 ●●●
《차세대 솔루션•디바이스•머티어리얼》
●나노 시트 시장
~전자, 촉매, 광학, 자기 등 다채로운 기능을 1장의 극박(極薄) 시트 안에
전혀 새로운 기능재료로서의 가능성이 펼쳐진다!~
나노 시트에 관한 정해진 정의는 없는 듯 하다. 실제로 나노 시트는 비교적 새로운 재료여서 연구자에 따라 다양한 명칭으로 불리기도 한다.
본지에서 나노 시트란 두께 방향이 나노미터 사이즈의 초극박(超極薄)으로, 가로•세로 방향의 사이즈가 현격하게 큰 이방성의 2차원 시트상의 재료를 말한다.
이러한 2차원 시트가 얼마나 특이한 것인지는 치수 레벨을 확대해 보면 곧바로 납득이 간다. 전형적인 나노 시트의 크기인 두께 1nm로 가로•세로가 각각 1cm, 즉 0.01m의 나노 시트에 대해서 생각해 보자. 이 나노 시트의 스케일을 1,000배로 하면 두께는 1μm, 가로•세로는 각각 10m가 된다. 또 1,000배로 하면 두께는 1mm, 가로•세로는 각각 10km가 된다. 나노 시트가 얼마나 특이한 것인지 이해할 수 있을 것이다.
나노 시트에 관해서는 지금까지 금, 백금 등의 금속, 산화갈륨, 산화티타늄을 비롯한 다양한 산화물과 황화몰리브덴 등의 칼코게나이드류 등 광범위한 물질계가 창제되었다는 보고가 있다.
나노미터 오더 두께의 시트상 탄소재료 그래핀은 잘 알려진 전형적인 나노 시트의 일종이지만, 이것이 최초로 창제된 나노 시트는 아니다.
나노 시트는 초극박의 2차원 결정인 것과 함께 대부분의 경우 액매체 중에 분산된 콜로이드로 얻어지며, 두께가 나노미터 오더인 것을 반영해 양자 사이즈 효과 등 나노 물질 특유의 물성을 나타낸다는 특색이 있다.
나노 시트는 나노 스케일 물질 중에서 비교적 새로운 것이므로 현재 연구의 중심이 신규 나노 시트의 탐색에 있으며, 많이 축적된 카본 나노 튜브나 그 외의 나노 입자에 비해 연구로서는 초보적인 단계이다.
한편, 그 다음의 전개로서 나노 시트의 특성 해명, 기능화, 나아가서는 나노 시트를 빌딩 블록으로 활용해서 신규 나노 구조재료를 구축하는 연구 등도 활발해지고 있다.
●●● 내용 목차 ●●●
《차세대 이차전지 시리즈》
●Li-S 전지와 신원리 전지의 동향~시장편~(3~22페이지)
~큰 잠재력을 가진 다양한 신원리 축전지의 개발도 진행중~
1. 처음에
1-1. 신원리 이차전지의 종류
【표 1. 신형•신원리 축전의 축전지•축전 디바이스의 개발 사례】
1-2. 리튬-유황전지의 개발 상황
(1) 무기 유황계 양극의 최근 동향
【그림 1. 유황계 양극과 Si 음극을 가진 신전지의 방전 특성(GS유아사)】
(2) 유기 유황계 양극의 개발 동향
【표 2. Li-S 전지용 양극재•전해질의 최근 개발 사례】
(3) Li-S 전지용 전해질의 주목 동향
【그림 2. 도호쿠대학과 미쓰비시가스화학이 개발한 전고체 Li-S 전지】
1-3. 신원리 이차전지의 개발 상황
(1) 듀얼 카본 전지
【표 3. 「듀얼 카본 전지」의 특징과 현상】
(2) 분자 클러스터 전지
【표 4. 「분자 클러스터 전지」의 특징과 현상】
(3) 질산-인산 전지
【표 5. 「질산-인산 전지」의 특징과 현상】
(4) 리튬-과산화물 전지
【표 6. 「리튬-과산화물 전지」의 특징과 현상】
(5) 그 외 신형 이차전지
①빛-공기 이차전지
②광축 전지
③전고체 실리콘 이차전지
【표 7. 「전고체 실리콘 이차전지」의 실험 데이터】
④양자 전지
1-4. Li-S 전지와 신원리 전지의 향후 전망
(1) Li-S 전지의 시장화 예측
【그림 3. GS유아사가 시작(試作)한 Li-S전지】
【도•표 1. Li-S 전지의 WW 시장규모 추이•예측(금액：2015-2025년 예측)】
(2) 신원리 이차전지의 시장화 예측
【도•표 2. 신원리 이차전지의 WW 시장규모 추이•예측(금액：2015-2025년 예측)】
《차세대 솔루션•디바이스•머티어리얼》
●나노 시트 시장(23~40페이지)
~전자, 촉매, 광학, 자기 등 다채로운 기능을 한 장의 극박(極薄)시트 안에
전혀 새로운 기능재료로서의 가능성이 펼쳐진다!~
1. 나노 시트란
2. 나노 시트의 창제방법
3. 나노 시트의 재질
4. 나노 시트의 적용분야
4-1. 일렉트로닉스 분야
4-2. 환경분야
4-3. 의료•바이오테크놀로지분야
5. 나노 시트의 시장규모 예측
【도•표 1. 나노 시트의 일본 국내 및 WW 시장규모 예측(금액：2016-2021년 예측)】
【도•표 2. 나노 시트의 용도 분야별 일본 국내 시장규모 예측(금액：2016-2021년 예측)】
6. 나노 시트 관련 기업 및 단체의 대응 상황
6-1. 이시하라산업 주식회사
6-2. 국립대학법인 기후대학
6-3. 국립대학법인 규슈공업대학
6-4. 국립대학법인 규슈대학
6-5. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소
6-6. 국립대학법인 도쿄대학
6-7. 국립대학법인 도쿄농공대학
【그림 1. 무기 나노 시트가 형성하는 나노 튜브 이모고라이트의 자기 조직체에 의한
고속 응답성 틱소트로피성의 모식도】
6-8. 국립대학법인 도호쿠대학
6-9. 주식회사 도요타중앙연구소
6-10. 학교법인 후쿠오카공업대학
6-11. 국립연구개발법인 물질•재료연구기구
【그림 2. NIMS로 제작한 전형적인 나노 시트와 그 특성】
6-12. 국립대학법인 야마나시대학
6-13. 국립연구개발법인 이화학연구소
6-14. 학교법인 와세다대학
【그림 3. 쥐의 위절개부에 대한 폴리 유산 나노 시트의 첨부 효과를 나타낸 그림】
7. 나노 시트의 장래 전망
●자기냉동기술(41~62페이지)
~실온 냉동에 응용 가능, 장래에 기존 냉동기를 구축하는
압도적인 임펙트를 가져올 가능성이!~
1. 냉동기술과 환경
2. 자기냉동기술의 현상
3. 자기작업물질로서의 자성체 재료
4. 자기냉동기술의 용도
4-1. 극저온용
4-2. 실온용
4-3. EV에어콘용
5. 자기냉동기의 시장규모 예측
【도•표 1. 자기냉동기의 일본 국내 및 WW 시장규모 예측(금액：2015-2035년 예측)】
【도•표 2. 자기냉동기의 용도별 일본 국내 시장규모 예측(금액：2015-2035년 예측)】
6. 자기냉동기술 관련 기업 및 단체의 대응 상황
6-1. 국립대학법인 가나자와대학
6-2. 국립대학법인 규슈대학
6-3. 국립대학법인 고베대학
6-4. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소
6-5. 씨그마알드리치재팬 합동회사
【그림 1. R5T4형 화합물의 상이한 4가지 타입의 층상 구조】
6-6. 주부전력 주식회사
6-7. 국립대학법인 치바대학
6-8. 공익재단법인 철도종합기술연구소
6-9. 국립대학법인 도쿄공업대학
【그림 2. 자기냉동기의 외관(왼쪽)과 단면(오른쪽)】
6-10. 주식회사 도시바
【그림 3. 자성체의 자기 엔트로피 변화의 자기장 의존성】
【그림 4. 자성체의 자기화 곡선과 자기 엔트로피 변화의 관계】
6-11. 국립대학법인 도호쿠대학
6-12. 국립연구개발법인 물질•재료연구기구
【그림 5. 반강자성체에 유용한 신규 발견한 자기장 인가 순서의 모식도】
【그림 6. 종래형 및 신규 발견한 자기장 인가 순서로 얻어진 자기 엔트로피 변화의 온도 의존성의 전형 예】
6-13. 국립대학법인 홋카이도대학
6-14. 홋카이도립 종합연구기구공업시험장
6-15. 미쓰비시중공업 주식회사
7. 자기냉동기술의 과제 및 해결 전망
《주목 시장 포커스》
●산업용 회생기능 시장(1)(63~70페이지)
~배터리 이용 분야의 심화, 회생기능 장착 제품의 활발화~
1. 회생기능이란
1-1. 회생기능의 개요
1-2. 회생기능의 특징
1-3. 회생의 유효성과 조건
(1) 전동기(모터와 그와 유사한 것)를 이용한 장치일 것
(2) 전기 회로적으로 닫혀진 계통일 것
(3) 이용하는 기기•시스템의 회생 전력량이 기대 가능할 것
(4) 가동률이 예상 가능할 것
(5) 투자 비용에 적당할 것
2. 이차전지, 소자(디바이스)
2-1. 사용하는 이차전지의 종류
2-2. 전력변환소자(SiC)
2-3. IE3 대응(톱 러너 모터)
3. 응용분야
3-1. 철도분야
【표 1. 철도분야의 회생기능 장착 전원 탑재 예】
●전기 이중층 커패시터 용도 전극재 시장(71~78페이지)
~자동차의 에너지 회생 용도로 채용됨에 따라 시장은 증가 기조~
1. 전기 이중층 커패시터와 전극재
1-1. 음극에 다가 금속을 사용하는 이차전지
【표 1. 전기 이중층 커패시터의 주요 용도】
【그림 1. 전기 이중층 커패시터의 구조와 수요 분야】
2. 업계 구조와 시장 개황
【도•표 1. 전기 이중층 커패시터 전극용 활성탄 시장(수량•금액：2013-2020년 예측)】
3. 주요 참여 사업 동향
3-1. 구라레케미컬 주식회사
【그림 2. 활성탄의 특징】
【그림 3. 전극재 성형 프로세스】
3-2. 오사카가스케미컬 주식회사
3-3. AT일렉트로드 주식회사
3-4. MC Evolve Technologies Corp.(간사이열화학그룹)
《주목 시장》
●CCSU(CO2 회수•저장•이용) 기술 동향 & 장래 전망2(Introduction) (79~83페이지)
~CCSU(CO2 회수•저장•이용)의 세계규모는 2050년에 4,590Mt-CO2/년으로 확대와 예측~
1. 처음에
2. 조사 목적
3. 조사 대상
4. 조사 방법
5. 조사 기간
6. 전호(Introduction) 서머리
7. 과제와 장래 예측
【도•표 1. CCSU의 세계규모 예측(수량：2015-2050년 예측)】
《후서》
독자 앙케트 「흥미 있는 리포트」 톱3 예상(84페이지)
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