「ファインバブル技術の社会実装に向けた基盤技術開発」

〇ファインバブル技術は洗浄や植物生育などに利用されており、今後の普及が期待されています。本研究ではファインバブルの気泡数密度や気泡径などを評価し、ファインバブルが持つ性質を利用した応用技術の開発を目指します。

〇令和３年度は、ファインバブルの気泡表面に疎水性物質が吸着する性質を利用した応用技術の開発を行います。

○ウルトラファインバブルの気泡表面に疎水性物質を吸着させた状態で液滴の大きさを測定し、ウルトラファインバブルが疎水性物質を安定的に保持することを確認しました。

○ウルトラファインバブルが疎水性物質を保持する性質を利用した技術の開発を行い、応用範囲の拡大を目指していきます。

「天然資源由来繊維/樹脂複合材料に関する研究」

○セルロースやキチン、キトサンは天然資源由来の持続可能型材料であり、そのナノファイバーは炭素繊維に匹敵する強度を有することから優れた機能性樹脂材料として利用が期待されています。本研究では、このような天然資源由来繊維と樹脂の効果的な複合技術を確立し、機能性複合材料の開発を目指します。

○ナノファイバーと樹脂の化学的相互作用と機械的な解繊処理を組み合わせることでナノファイバーの分散性を高め、機械的特性や機能性を向上させます。

○セルロースナノファイバーやキチンナノファイバー、キトサンナノファイバーを用いた低環境負荷な機能性複合材料の開発が期待されます。

○得られた樹脂複合材料は、構造材料や塗料用材料、接着剤としての応用が期待されます。

「環境技術への電気化学の展開」

○次世代自動車等への応用が期待される燃料電池（※）や二次電池について、電解質や電極などの電池本体の開発から、効率よく発電するための制御システムの開発まで幅広いテーマで研究を行っているほか、電池本体の性能評価技術の開発を行っています。

○令和４年度は、電池部材としてナノ構造を持つ炭素材料を対象にした高耐久性材料を開発します。また、微生物を応用した電池型環境浄化装置の開発を進め、下水処理に応用します。

※ 燃料電池：燃料となるガス（水素）や液体（メタノール、エタノールなどアルコール）から電気化学反応を用いて、電力と熱を発生する次世代の発電装置のことです。

○新規ナノ炭素材料を用いた燃料電池や二次電池部材を試作します。

○次世代燃料電池として微生物を応用した電池型環境浄化装置の実用化を進めます。

○今後も、燃料電池や二次電池材料の研究開発により新しい材料の実用化を進めます。また、適用可能範囲を広げ、様々な分野に応用範囲を広げます。

「グラフェンの大面積・低温・直接成膜とその超広帯域透明導電基膜、高効率太陽電池、蓄電池および燃料電池への応用」

○炭素の２次元結晶グラフェンは、銅の100倍以上の導電性と10倍の熱伝導性を持つことから、機能性材料や放熱部材料ばかりでなく、 光のように質量を待たない電子により、非常に高い移動度を持つので、超高周波や光デバイスとして、次世代のデバイスへの広い応用が期待されています。そのグラフェンを、マイクロ波プラズマCVDにより、半導体、ガラス、プラスチックフイルムに低温で直接成膜できる技術を開発したので、それを応用したグラフェン超広帯域透明導電膜、高効率太陽電池、蓄電池および燃料電池の技術開発を行います。

○令和3年度は、半導体にグラフェンを直接成膜して、そのグラフェンによる車載用の高効率な太陽電池と、蓄電池および燃料電池の技術開発を行います。

※ グラフェン：カーボンナノチューブと同様に炭素原子が結合した材料であり、厚みが原子1個分の二次元構造をもつ薄膜状材料のことです。

○これまで、グラフェン成膜用のマイクロ波励起の表面波プラズマCVD装置を開発し、特性の良いグラフェン結晶を作成でき、超広帯域な透明導電膜を開発することができました。令和2年2月名古屋市工業技術グランプリ名古屋市工業研究所長賞受賞。

○今後は、さらに特性の良いグラフェン膜を活用することにより、高効率太陽電池、効率の良いバッテリーや燃料電池用の触媒電極そして放熱基板として応用できると考えています。

「次世代自動車・ドローン用燃料電池に係わる研究開発」

○次世代自動車・ドローン用の燃料電池(※)と水素タンクの高性能化・高耐久性化・低コスト化を目指したセル部材・タンク部材およびその製造装置・性能評価装置の研究開発を実施しています。

○令和３年度は、燃料電池の高耐久性に向けたＭＥＡ量産化技術、金属セパレータのＤＬＣ被覆の可能性を検討します。また、水素タンク用材料の耐久性評価のための水素圧変動型疲労試験機の汎用化を検討します。

○これまでの研究成果としては、金属セパレータの耐久性、ＭＥＡの高酸素拡散性の技術を研究開発しました。

○水素圧変動型疲労試験機の汎用化を図ります。

• ※ 燃料電池：燃料となる水素ガスから電気化学反応を用いて、電力と熱を発生する次世代の発電装置のことです。

「水素・燃料電池技術に関する研究開発」

○燃料電池自動車(ＦＣＶ)・燃料電池ドローン(ＦＣＤ)用のＭＥＡ・金属セパレータ・電解質膜・ガスケットなどのセル部材およびその量産技術の研究開発を進めてきました。また、令和３年度より「水素圧変動型非常ＰＥＦＣの高酸素拡散ＭＥＡ」「水素圧変動型疲労試験機」をテーマにＮＥＤＯ事業に参画しています。

○令和３年度は、ＰＥＦＣ高酸素拡散ＭＥＡの研究開発、ＰＥＦＣ金属セパレータ用ＤＬＣ被覆の研究開発、ＰＥＦＣ電解質膜の研究開発、水素圧変動型疲労試験機の研究開発を実施します。

○ＰＥＦＣのセル・スタックに関して、金属セパレータ、電解質膜、ＭＥＡに関して、各種耐久性試験を介して、関連会社の技術開発に貢献してきました。また、ＦＣＶ用水素タンクに関して、水素圧変動型疲労試験機の２号機を開発しました。

○今後は、ＰＥＦＣのセル・スタックに関して、金属セパレータ、ＭＥＡの量産化技術の研究開発への展開、また、水素圧変動型疲労試験機の高圧化への展開を図ります。

• ○令和3年度は、ＰＥＦＣの金属セパレータに関して、中国政府(上海政府)、上海交通大学との共同研究の下、金属セパレータ用ＤＬＣ被覆の基礎データの第１次取得を終えます。

「ロボットの作業軌道の自動生成とロボットキャリブレーション」

○従来の産業用ロボットでは、ティーチング作業が必要でしたが、ロボットビジョンを用いることで外界環境を認識し、作業軌道を自動で生成することができるようになります。また、ロボットを絶対座標値で制御できるようになると、組み付けなどの精度を要求される作業にも応用することができます。

○3Dカメラと2Dカメラを用いたピッキング作業でのワークの位置推定、プレース位置までのロボット軌道を自動で生成し、ティーチング作業の低減を目指します。

○令和2年度は、高所作業環境での組み付け作業ロボットへの応用や、工業製品等の高精度な組み立て作業ロボットへの応用・それらを用いた複数ロボットの制御等を目指します。

○これまで、キャリブレーションについては、自動車組み付け関係のロボットへ応用を行いました。

○令和元年度は、複数台のロボットに共働で作業させる場合に、ロボット座標系を統一するためのキャリブレーションの研究と実験を行いました。

○今後は、複雑なピッキング作業への応用や、複数ロボットの組み付け作業への応用が期待されます。

「ロボットの自動軌道生成とロボットパラメータ推定による高精度動作の確立」

○従来の産業用ロボットでは、ティーチング作業が必要でしたが、ロボットビジョンとシミュレーションを用いて、認識した外界環境を基に衝突回避やロボットの最適な作業軌道を自動で生成することでそれらの作業の少人化・省力化が可能となります。

○現在ロボットは絶対座標値で制御されておらず、この問題を解決します。これにより、ピッキング作業で計算値を基に軌道生成を行っても実機ではその通りに動かない等の問題が解決でき、精度が求められるティーチング等での作業量の低減が可能となります。

○令和４年度は、工業製品等の高精度な組み立て作業ロボットへの応用、自己位置推定と自動軌道生成を用いた複数ロボットの群制御等の実機実装を目指します。

○自動車組み付けや溶接関係のロボットへテスト応用を行いました。

○環境認識と自動軌道生成を組み合わせたシステムが工事現場で実証実験されています。

○今後は、複雑なピッキング作業への応用や、複数ロボットの協調作業への応用が期待されます。

「水/セラミック電極によるアスベストの低消費電力溶融無害化技術」
「コロナ対策用殺菌装置の開発」

○水／セラミック電極による放電では、大気中で数kwの電力で放電を起こすことにより、セラミックのように絶縁性で高融点の材料が溶融状態に至ってアークがその溶融部に終端し、事実上の放電を主電極として働く現象が起きます。これを応用し、アスベストを連続的に溶融し完全に無害化する研究を行っています。

○実用化に向けての試作機を完成させ、アスベスト除去現場に使用できる機器を製造することを目指します。

○本年度コロナ対策用装置及び二酸化塩素をガス化し殺菌用装置としての実用化を目指す。

○水／セラミック電極は水とセラミックから構成される放電電極で放電時にセラミックが溶融して電極として機能します。これまでの研究で、この方法でロックウール板を代替材料として用い、実際に溶融が可能であることを確かめることができました。

○平成29年4月から外壁塗膜がアスベストレベル１同等の規制に入りました。 はく離剤で除去する方法がありますが、はく離剤では対応できない塗膜があり、高圧洗浄機を使用しますが、その排水処理に応用できることが期待されます。

「プラズマ技術の産業応用」

○中小企業等に対してプラズマ（※１）技術の普及啓発、可能性トライアル（※2）等を活用した技術課題の解決、生産性の向上、製品化支援を行っています。

○硬質膜のコーティング技術などの表面改質や、液面プラズマによる溶液中にある粒子の分散性の改良などに取り組んでいます。

※1プラズマ：気体の温度を上げたり、電界をかけたりすると「電離」が起こり、中性分子と正イオン、電子が混在した非常に活性化した状態となったものです。

※2可能性トライアル：企業の技術的課題等を解決するため、公社研究者と共同で取り組む有料トライアル制度です。

公益財団法人名古屋産業振興公社　産業応用課ホームページをご参照ください。

「異種材料接合用金属表面処理技術の開発」

○各種金属に応じた特殊混合粉体を金属表面にレーザクラッディングして微細な凹凸形状を形成し、プラスチック等との接合に用い、各種金属材料に適した混合粉体の研究開発と接合技術の研究開発を行っています。

○令和3年度は、あいち重点領域研究プロジェクトにおいて「革新的マルチマテリアル接合による軽量・高性能モビリティの実現」研究を実施しています。

○アルミ用混合粉体及びペースト化に成功し、曲面への隆起微細構造の形成を実現しました。

○今後は、鋼材用混合粉体の開発およびペースト化します。

○令和3年度は、輸送用機器への本接合技術を用いた複合化部品を採用します。

「AI画像解析ソフトを用いた外観検査装置の開発」

○ニューラルネットワーク型画像解析ソフトを光学技術、電子制御技術と組み合わせて、工業製品の外観検査に利用可能な検査装置の開発を行っています。

○令和3年度は、高速・高感度検出アルゴリズムの開発を行っています。

○高速・高感度アルゴリズムの開発に成功しました。2000万画素のマシンビジョン用カメラを用いて2秒でデータ解析を可能にしました。

○今後は、マルチカメラを用いた高速・高感度検査を実現します。

○令和3年度は、ロボット搭載型外観検査装置を実現します。