グラフェン技術と応用化の現状―作製・分散・複合化・シート化・材料化・製品化―

セミナー趣旨

　グラフェンは、他にはない特性・機能をもち、他物質との親和性がよいため、
また低コスト量産可能であることから、高性能・新機能あるいは複合化素材として、
実用化・市場化が期待される。しかし、全くの新素材のため、これまでに経験したことのない関門がある。
　低コストで量産されるグラフェンの大きな比表面積を活かすには、グラファイトから
一枚ずつグラフェンを剥がす量産プロセスの開発が必要である。また、高導電性等の特性を
活かすには酸素等の修飾や不純物付着を防ぐことが必要となる。また、複合化には溶液中での
グラフェン同士の凝集を防ぐ必要がある。なお、CVD法やPVD法によるグラフェンシートも
期待されている。
　このような基礎的な技術開発が必要となるが、得られる成果は新規性があり、効果的であり、
波及効果の大きい研究成果、魅力的な商品開発が期待される。
　これまでに、グラフェンシート・ペーパー、高強度・高導電性高分子複合材料、
キャパシター・リチウムイオン電池、生体材料、各種デバイスなどが試作され、
従来のものを超える性能を発現している。輸送機器用軽量高強度材料、人工臓器材料、
抗がん剤のデリバリー、ロボット材料等としても取組まれている。
　グラフェンの最大の強みはカーボンナノチューブの1/100以下の低コストと量産性にあるので、
グラフェンの特徴をうまく引き出す応用を見出せば、上記以外においても実用化は一気に進む。
　本講演では、グラフェンのもつ特性を利用する技術および、潜在している機能を
引き出して材料やデバイスに用いた事例をケーススタディとして紹介する。
   また、今後進んでいくと思われる研究開発の方向とグラフェンがもたらす市場への
波及効果についても展望する。

受講対象・レベル

　従来材料の活用に限界を感じ、新たな素材を求めている技術者、
デバイスや部材等の製品の飛躍的な向上や従来にない機能を発現させる意気込みをもつ製品開発者。
このような技術者や開発担当者に加え、新たな素材による自社製品への他社の侵食の防衛や
新素材を用いた将来計画を策定されている方々を対象としています。

習得できる知識

　①グラフェンの物性、特性、構造・機能、等に関する基本的知識
　②グラフェン応用化や商品化のための基本的技術、プロセス
　③グラフェンに関する研究開発の現状、グラフェン素材提供の現状、グラフェンベース材料の開発例
　④グラフェンを用いたシート、複合材料、積層・階層化材料、グラフェンデバイス、
　　グラフェン先端機器の開発
　⑤グラフェン材料・デバイス・応用の現状・市場化の現状と今後開拓されていくと予測される分野
　⑥以上を通して、グラフェン及び素材としての可能性、また、デバイスや機器・構造物、
     さらには技術や市場に与えるインパクト

セミナープログラム

1. グラフェンの構造と特性
   1. グラフェンの構造と特異性―巨大な比表面積、ナノポアの自律的生成などー
   2. グラフェンの特性―カーボンナノチューブを超える強度・機能などー
2. イノベーション素材としてのグラフェン
   1. 低コスト・量産可能なグラフェンの作製 ―カーボンナノチューブの1/100のコストなどー
   2. 他の素材との複合化・積層化、グラフェン同士の3次元構造化が容易
   3. 現用部材の性能アップ・低コスト化、先端分野の強化により産業競争力強化・生活環境改善
3. 複合化素材としてのグラフェン
   1. 高分子等の素材と親和性がよいグラフェン
   2. 強度、導電性、熱伝導性等の基本的特性に優れ、母材及びグラフェン同士親和性がよい
   3. 母材中で容易にネットワークを形成し、複合化効果を高める
4. グラフェンの低コスト・量産作製プロセス
   1. 廉価なグラファイトからグラフェンを量産する化学的プロセス
      1. グラファイトの酸化によるインターカレーションによる酸化グラフェン作製
      2. 酸化グラフェンの単層分離と還元によるグラフェン作製
   2. グラフェンの比表面積を大きくし、導電性を低下させないプロセス
   3. CVD及びPVDによるグラフェンシート作製
5. グラフェンの溶液中への一様分散
   1. 酸化グラフェンの親和性を利用した一様分散溶液の作製
   2. 溶液・高分子と親和性をもたらす分子のグラフェンへの修飾
6. 酸化グラフェンシートの作製と吸着剤としての応用
   1. 酸化グラフェンの吸着特性と放射性物質の吸着除去
   2. 酸化グラフェン高強度シートの作製と応用
7. グラフェンシートの作製と構造部材、包装材等への応用
   1. グラフェンシートの作製と各種基板・構造部材への応用
   2. グラフェンシートの包装への応用
8. グラフェン/高分子の複合化
   1. グラフェン添加による高分子の高強度化
   2. グラフェン添加による高分子の導電性化
   3. グラフェン添加による高分子の熱伝導性の向上
   4. グラフェン添加による高分子のガスバリアー化
9. グラフェン/金属・セラミックスの複合化
   1. グラフェン/金属の層状複合材料の作製
   2. グラフェンによる金属の強靭化
   3. グラフェン/セラミックスの強靭化
10. グラフェン積層構造化とエネルギー機器等への応用
    1. グラフェン/カーボンナノチューブ積層による高性能キャパシター開発
    2. グラフェン/金属酸化物粒子複合によるリチウムイオン電池の高性能化
11. グラフェンの階層構造化と貯蔵材等への応用
    1. グラフェンシート間の架橋による広間隔階層構造の作製
    2. グラフェン階層構造による水素貯蔵材料の開発
12. グラフェンの3次元構造化と応用
    1. グラフェン3次元構造ハイドロゲル及びエアロゲル
    2. グラフェンハイドロゲルの応用
13. グラフェンの新規分野への応用
    1. グラフェンの特異機能-自己修復性等-の応用
    2. グラフェンの先端分野-ロボット材料等-への応用
    3. グラフェンの未開拓分野-生体・医療材料等-への応用
14. グラフェンの世界における研究開発の現状
    1. 各国のグラフェン研究開発体制
    2. 論文にみる主要な研究開発分野と各国の特徴
    3. 中国及び米国における研究開発及び戦略化の動向
15. グラフェンに関するわが国における研究開発の遅れと今後の方策
    1. スタートダッシュに遅れたわが国
    2. 今後のとるべき方策
       1. 国策プロジェクトの立ち上げとその方向
       2. 企業のグラフェンの取り組む分野の絞込みと戦略＜質疑応答＞

セミナー講師

（国）物質・材料研究機構 エネルギー・環境材料研究拠点 先進低次元ナノ材料グループ
・リサーチアドバイザー 工学博士 　新谷 紀雄 先生

セミナー受講料

1名43,000円 + 税、(資料・昼食付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき33,000円 + 税
※消費税につきましては講習会開催日の税率にて課税致します。
＊学校法人割引；学生、教員のご参加は受講料50％割引。