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日本京瓷三田公司開發出世界第一植物製成的彩色碳粉
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京瓷三田公司(Kyocera Mita)開發出世界第一由植物製成的彩色碳粉(color toner)。由玉蜀黍製成的樹脂占碳粉原料的30%，減少來自石油的樹脂使用量，以降低對環境的負荷。用於該公司自製印表機和事務機的彩色碳粉，計畫於2010年開始販售。由植物製成的單色碳粉(monochrome toner)雖已有理光(RICOH)公司著手研發，但彩色碳粉部分京瓷三田公司則是業界第一。碳粉以往都是以石油系的聚酯(Polyester)為原料，目前已成功將一部分替換為玉蜀黍製成的樹脂。調整電力特性和分子大小後，就能與目前既存的產品展現相同的印刷性能。
2010/1/5
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日本慶應大學開發出性能高達八倍的溫差發電裝置
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日本慶應義塾大學的武藤佳恭教授開發出能提高溫差發電（利用高溫物質與低溫物質的溫差發電）性能的技術。在將熱能轉換成電力的熱電轉換零件上，製作出能以高效率輸送熱的構造，發電性能可提高為以往的八倍。 | | | 圖一、溫差發電的構造 | 圖二、新零件藉由溫水和冰水的溫差點亮LED |
以往對於以熱電轉換零件和熱源直接接觸的發電方式雖有所研究，但熱能無法順利傳導始終是一大課題。開發出的溫差發電，使用的是4公分方形的市售熱電轉換零件。該零件中，由銅製的熱導管(heatpipe)連接，構成從溫熱和冷熱等各種熱源，均能高效率地輸送至熱電轉換零件中的構造。在實驗中，利用攝氏約75度的溫水和約5度的冰水，確認了在溫差約70度的情況下使用一片熱電轉換零件，能產生3W的電力。再者，在靜岡縣熱海市的實驗，則是利用溫泉水（約85度）和地下水（約15-20度）的溫差，成功地使LED發光，更發現由於溫泉水熱能較高，發電性能可提高一成左右。溫差發電可有效活用目前未被使用的廢熱，由於是不產生二氧化碳就能發電的方式，因此備受注目，此外亦具有在設置困難的場所也能配置電源的優點。目前計畫與SciencePark公司（神奈川縣座間市）合作，朝事業化邁進。武藤教授研究團隊也投入將溫差發電與燈籠(lantern)結合，藉由燈籠內蠟燭的熱能發電構造，在停電或野外露營時，除了用作照明裝置外，也可作為行動電話充電的裝置，未來將以此為目標繼續發展。
2009/12/29
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全球首款以650℃溫度在大基板上直接形成之石墨烯電晶體
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日本富士通研究所將新世代電晶體材料中，備受眾人期待的奈米碳材之一的石墨烯(Graphene)，開發出以一般半導體製程之化學氣相沉積法(CVD) 在絕緣基板上以低溫直接形成此元素的技術，這也是全世界首度成功在大基板上全面形成電晶體之技術。以往形成石墨烯的溫度約在800至1000℃範圍，該研究所成功將溫度大幅下降至650℃後，便能夠在各種絕緣基板上直接形成石墨烯電晶體。石墨烯是使用於鉛筆筆芯等材料的單層石墨(graphite)物質，炭元素是以六邊形網狀排列的薄片狀構造。如與矽(silcon)相比，則石墨烯擁有相當高的電子、電洞移動能力，以低電壓、低耗電的新世代電晶體材料之姿備受期待。拜此次新開發的技術所賜，對於石墨烯電晶體之實用化，往前邁進一大步。目前計畫應用於耗電量為以往十分之一到百分之一的大型積體電路(Large scale integration，LSI)上，或是利用此LSI的資訊技術機器方面，對於節能化貢獻一份心力。 | | 圖說：形成石墨烯電晶體之直徑75MM的氧化膜矽基板 |
2009/12/28
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LED用高耐熱基板材料
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日本一家印刷電路板材料的製造業者---利昌工業公司，開發出發光二極體（LED）用之耐熱性更高的基板材料。LED Chip產生的熱，即使持續在攝氏150度的高溫狀態，材料的樹脂也不易劣化，可以維持長時間的明亮度。基板的壽命為該公司原來產品的10倍以上，長達3 萬～5萬小時。該公司計畫將其引進至使用LED光源的電視機、照明等用途。 | | 圖說：新開發的基板材料（左），即使在高溫下也幾乎不變色（右為該公司原產品） |
新開發的承載LED Chip的基板材料，採用耐熱性強的矽樹脂為主原料。傳統採用環氧樹脂的產品，經長時間連續使用，據云白色的基板會因熱而變成咖啡色，或產生材料剝落的現象等等。變色會導致光的反射率降低，成為LED明亮度下降的原因。研究小組在攝氏200度下，連續加熱70小時，以比較基板的性能。原來的產品，因基板的變色，光的反射率降至50～60%；新產品則確保在98～99%。該公司計畫2010年2月開始樣品出貨；該年度中進入量產。產品售價，預計比環氧樹脂製者高2成。年營業額目標為2億日圓。LED的散熱對策方面，為了散熱，有者在基板上將LED Chip組裝至金屬零件再構裝；有者使用陶瓷製的基板以為因應。本次採用樹脂材料基板，由於無須組裝金屬零件，所以零件可以做得更小、更薄，有助於提高生產效率。
2009/12/23
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利用含鐵20%的氧化物開發出鋰離子二次電池用的新正極材料
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近來，由於環境問題及節約能源相關意識的高漲，電動車受到注目，行動電話、筆記型電腦等也開始使用能源密度較優越的鋰離子二次電池。在車用類型上，以確保安全性為前提，並更進一步尋求高性能化和低成本化。鋰過渡金屬（Transition Metals）氧化物製程的正極材料材料中，大多使用了稀有金屬鈷，但鈷卻是電池中最價格最昂貴的材料之一。目前的氧化物正極材料並未採用價格低廉的鐵，主要是因為含鐵材料的充放電特性及製造過程依存性較高，在固態反應等一般製造過程中，無法製成具備良好充放電特性的正極。因此，目前鋰離子二次電池的研究，是一面減緩該種電池的性能衰退，一面尋找可替代鈷且資源量較豐富的金屬元素的。 | | 圖說：新開發出的正極材料（紅線、藍線）和以往開發出的正極材料（黑線）5V充電後的初期放電曲線 |
日本產業技術綜合研究所自2007年起，與對於共沈澱物製程具備豐富經驗的田中化學研究所(股份有限公司)合作，共同開發將固態鐵和鈦溶解於鋰錳氧化物的新氧化物正極材料。此次，為了提高平均放電電壓，將常被利用在電池領域、比鈷便宜的鎳與鐵一起導入Li2MnO3 中。以該機構開發出的「共沈澱-水熱-燒成法」為基礎，製作出兩種正極材料（如圖所示）。開發出的正極材料，比該機構目前為止開發出的3V級正極材料，放電電壓高出0.5V，顯示出接近既存正極的放電曲線。雖然含鎳與低成本化背道而馳，但因為不含鈷，且含有金屬產量最豐富、價格又低廉的鐵，被認為有極高可能性取代目前的正極材料。從4V級的既存正極開始，開發出替代性的3.5-3.7V級，一方面謀求正極材料的低成本化及省能源化，一方面期待著能比以往的含鐵氧化物正極更早實用化。透過田中化學研究所的合作，期望2010年初能將樣品提供給電池製造商等產業界，並且為了讓鐵含量較高的試驗品，也能有良好的充放電特性，未來將持續針對氧化物的組成和製作條件進行研究開發。
2009/12/22
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利用離子液體有效找到超導體物質
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日本東北大學的岩佐義宏教授等人，開發出可以有效找到電阻為零的超導體的候選物質。施加低電壓，在物質表面製作電子濃度高的區域，據云可以省卻前此必須一再微調化學組成，一再重新製作物質的時間與精力。該論文發表在22日出刊的科學雜誌Nature Materials（電子版）上。研究人員在有離子液體之稱的特殊液體中，置入候選物質與電極。在兩者之間施加電壓，離子液體中的陽離子即向物質的表面靠近，將物質內的電子拉引至表面。一面測量表面的電阻，一面降溫；只要變成零電阻，即知其為超導體物質。實際以眾所周知的超導體氮化氯化鋯進行實驗，發現施加4.5V的電壓，攝氏零下261度，其電阻為零。岩佐教授等人在2008年10月，曾經發表此新方法的雛形成果；但因為將電子聚集至物質表面的能力低，而僅對即使電子少也會變成超導體的物質詳加研究。本次，研究小組改變溶液，聚集的電子數達8倍，足堪實用。今後，將利用新方法，由各式各樣的未知物質去找出超導體物質。
2009/12/18
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以磁鐵使物品瞬間堅硬500倍，可應用於車子防止震動
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日本山形大學三俉教授研究團隊開發出一種將磁石加上磁場後，可使布丁般柔軟的物體瞬間變成如塑膠般堅硬的新素材。當碰觸到海參時，其皮膚內部的膠原蛋白纖維便會排列成棒狀、硬度變為原先的十倍，研究團隊便是從此現象為概念進行開發的。研究團隊在以海藻為原料、如寒天般的高分子凝膠之中，大量混入氧化鐵的磁性微粒子，將兩者合成；以永久磁鐵加上 300毫米特斯拉(T，tesla)的磁場後，藉由磁場的影響，氧化鐵粒子排列於磁力線上而成為棒狀，扮演如梁柱的角色，0.1秒後硬度變成為原先的三百倍，如果調整磁場的強度，最大便可達到原先500倍之堅硬度。預計將來可應用於抑制汽車震動之材料等領域。高分子凝膠有半數以上的成分是由水構成的，因此磁性微粒子便可輕易移動，沿著磁力線以高密度的方式排列而使硬度改變。關於與氧化鐵粒子的搭配比例，三俉副教授與協力企業已經共同提出專利之申請。其實目前已經有以電磁石來控制硬度的手法，然而由於需要大型的裝置，加上利用的是橡膠之類的素材，磁性微粒子無法自由的移動，同時硬度的變化最高也只達到原先的三倍左右之水準。研究團隊也考慮應用於傢俱方面，如能夠改變就坐時心情的椅子之類等等，和協力企業共同持續進行研究以期早日達到實用化目標。
2009/11/26
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