部門長として何を心がけていますか。

研究は「一人一人」が主人公です。部門メンバー皆に高いモチベーションで従事できる研究環境を提供するのが私の役割と考えています。また、社会の要請に応えられる適切な研究テーマを考える意識付けや、部門メンバーを外部機関へ派遣して視野を広げるなど、部門内の人材育成にも力を入れています。中国センターおよびつくばセンター両拠点の部門メンバーが緊密な一体感を持ち、そして、研究者個人の能力を高度に結集したチームでの突破力を駆使することで、企業連携を通じた社会課題の解決を最重要テーマとして取り組みます。

企業連携を進めるうえでのポイントは何ですか？

まずは、企業の方とコミュニケーションをとって、どこに課題があるのかをしっかりと見極めることです。私たちは、目の前の課題に対するご要望やご相談にそのまま応えるのではなく、その課題の本質や企業活動上の制約まできちんと見極めて解決策を提案することを心がけています。課題解決の提案は研究者としての知識経験と洞察力が試される知的ゲームだと思いますので、簡単ではありませんがとてもやりがいがあります。

材料診断プラットフォームについて教えて下さい。

材料診断プラットフォームでは、様々な先端分析機器を駆使して樹脂やゴム材料等の総合的な分析評価を行います。その結果に基づいて材料特性を左右する構造情報や不具合の根本的な要因を明らかにして、開発指針や解決策を企業にご提案することを目的とします。私たちはサプライチェーン上の様々な企業との連携実績をもとに、産業界が抱える共通課題を俯瞰できることが強みです。材料診断プラットフォームによる企業連携を通じて、我が国の産業競争力の向上に貢献したいと考えています。

高分子材料の劣化解析について教えて下さい。

樹脂やゴム材料の劣化メカニズムの解析には、高分子特有の複雑な分子構造や高次構造、添加剤などの配合を理解する必要があります。高分子材料が熱や光などにより劣化すると、構造や組成が変化するため分析や解析が更に難しくなります。材料診断プラットフォームには、ミクロの化学構造からマクロの物性まで幅広い分析評価技術と専門知識を持つ研究者が集まっていることが強みです。企業の皆様と密接に連携して分析・評価を行い、結果を踏まえた議論を通じて劣化に関する課題の解決を目指します。

セルロース材料グループの特徴について教えて下さい。

ナノセルロースは木や草、農産物等のバイオマスに由来する持続型資源であり、石油由来資源の代替や削減、炭素固定化など、サーキュラーエコノミー社会実現のための重要な素材と位置付けられます。そうした中、セルロース材料グループでは、ナノセルロースの製造から構造・物性評価、機能解析、複合化、応用展開まで一貫して研究開発することをモットーとした、「作る-知る-使う」のサイクルによる技術開発を推進しています。さらに、企業様や大学・公的機関様とともにナノセルロースの社会実装を目指す協働・協業の場である「なのセルロース工房」の運営に携わっております。

セルロース材料の材料診断について教えて下さい。

ナノセルロースや高分子複合材料に関して、電子顕微鏡や原子間力顕微鏡などによる幅や長さなどの形態観察や表面観察、NMRやIRなどによる化学構造解析、レオロジーなどの物性解析など、多角的・複合的な視点から詳細に分析しています。詳細な分析を行うことで特性発現のメカニズム解明に繋がるため、他材料との違いの解明や次の材料設計の立案などに貢献しています。

主に行っている材料評価技術について教えて下さい。

ナノセルロースや、バイオマスなどを熱処理した際に得られる成分（炭素化物）の分析などを主として行っています。ナノセルロースは非常に小さく他の素材より比表面積が大きいというメリットがあり、吸着剤としておむつや消臭剤にも利用されています。ナノセルロースの構造は熱処理によって凝集する特性がありますが、ナノ形態のまま炭素化させることを目指した研究も行っています。これらの炭素化物は、電気や電子など多彩な分野で利用できる新しいナノカーボン材料として期待されています。

企業の方にメッセージをお願いします。

天然素材というのは、地球環境にやさしい素材です。プラスチックの利用をやめようという動きが進む中で、ナノセルロースのような天然由来で環境調和型の素材を利用するためには、一定のコストがかかることは否めません。「ナノセルロースを使ってみたいけど」とご相談を受けることが多いですが、材料、用途のみならず、コスト面についてもご一緒に考えていきたいと思っています。

主に行っている材料評価技術について教えて下さい。

QCM（水晶振動子マイクロバランス）はナノグラムオーダーの微小な重さを量る装置です。このQCMのセンサーの表面にナノセルロースの薄膜を均一にコートする技術で、ナノセルロース上における微細な吸脱着や、その表面で起こる化学反応の分析などを行っています。様々な原料からナノセルロースが作られていますが、その表面を構成している成分の分析や、色素や材料系の成分の吸脱着、準じて洗剤による汚れの脱離なども分析することが可能です。また、QCMは化学反応による重さの変化をリアルタイムで検出するので、物質同士の相互作用や、化学反応の速度についても知ることができます。

どのような産業に貢献できる技術ですか。

セルロースは補強材として樹脂と組み合わされることも多いですが、親・疎水性の違いから多くの課題もあります。QCMを利用すれば凝集しやすいナノセルロースを元の形状のまま、対象の物質と吸着させ、相性を見ることができます。ナノセルロースの特徴をしっかりと活かしながら、必要な機能を発現させた材料を設計する際の大きな一助になると思います。

主に行っている材料評価技術について教えて下さい。

原子分解能TEMを駆使し、ゴムや樹脂などの複合材料のナノ構造を観察・分析しています。樹脂材料は電子線照射に対して非常に敏感であるため、ダメージが最小になるような観察条件の検討を行っています。このダメージレス観察法を駆使し、TEM観察からは、フィラーの形状や分散状態、マトリクス樹脂のラメラ構造、フィラーとマトリクスの界面構造をナノスケールで明らかにします。また、EDSやEELS分析からは、元素分布や化学結合状態を評価します。さらに、トモグラフィー法やマイクロ電子回折（ED）法により、複合材料の三次元構造を再構築することにも取り組んでいます。

どのような企業の方に、貢献できると思いますか。

フィラーの分散状態や界面構造など、ナノ構造の知見に基づいた高性能な複合材料の新規開発を目指される方にご相談いただければと思います。異なる性能を示す材料や劣化前後の材料の構造・元素分布を比較検討することで、新たな設計指針が得られます。また、ゴム・樹脂材料だけでなく、無機材料を研究してきた経験も持ち合わせているため、広い視点で貢献できると思います。

主に行っている材料評価技術について教えて下さい。

樹脂複合材料の成形加工中に、装置内の材料をインライン分光分析する技術を開発しています。成形中の材料の化学構造や組成の変化をリアルタイムで測定できます。そのため、成形条件や材料配合を変化させた際に、成形装置内で何が起きているかを迅速に調べることができ、成形条件の最適化や品質管理に利用できます。また、超高速示差走査熱量測定という方法を用いて、実際の成形加工プロセスに相当するような急冷過程で、樹脂がどのように固まるかを調べています。この方法を用いることで、結晶核剤等の機能性添加剤の開発や、複合材料の成形性評価に利用できると考えています。

どのような企業の方に、貢献できると思いますか。

樹脂メーカー、樹脂製品メーカー、成形機械メーカーなど、樹脂材料の成形加工に関わる企業の方々へ広く貢献できると考えています。近年では原料樹脂や添加物などの多様化、複雑化により、成形中に生じたトラブルの原因解明や、適切な成形条件の探索がますます大変になってきています。分析データを解析し、成形加工プロセスへとフィードバックすることで、材料開発・製造の高速化や省資源化に貢献できます。-state NMR法の特徴です。また、セルロースは人工透析膜やキラル分割カラムでも利用されているので、この分析法で吸着や分割のメカニズムを解明することで医療分野などにも貢献していけるのではと思っています。

主に行っている材料評価技術について教えて下さい。

これまで溶液NMRでの分析が困難だったサンプルの化学構造解析を行っています。主に扱っているセルロースは、汎用溶媒に溶けないため分析が難しいとされていますが、gel-state NMR法を採用し、サンプルの調製法と測定条件を工夫することで精密構造解析を可能にしました。この方法は元来、植物の細胞壁を分析する方法として提唱されたものですが、これに改良を加え、疎水化したセルロースや樹脂、ゴムを測定する方法を新たに見つけています。分析結果をもとに、目的に適したセルロースの化学修飾法や反応条件の改良法を提案しています。

今後、どのような産業に役立つと思いますか。

例えば有機顔料や架橋ポリマーなど、溶媒には溶けない材料の構造解析はぜひご相談いただければと思います。化学修飾による可溶化処理のような、手間のかかる工程が不要なのがgel-state NMR法の特徴です。また、セルロースは人工透析膜やキラル分割カラムでも利用されているので、この分析法で吸着や分割のメカニズムを解明することで医療分野などにも貢献していけるのではと思っています。

主に行っている材料評価技術について教えて下さい。

固体核磁気共鳴分光器（NMR）、赤外分光器（IR）で、プラスチック複合材の構造解析を進めています。ここで得られたスペクトルを多変量解析に供することで、これまで見過ごしていた構造・物性情報を取得し、材料を評価しています。他にも、プラスチック複合材の最適な成形加工条件をデータ駆動型アプローチによって評価し、適したプロセス条件を提供できる手法を開発しています。また、プラスチックの疲労特性を評価することで、リサイクル・リユース性能の向上をめざしています。

どのような企業の方に、貢献できると思いますか。

これまで汎用性プラスチックだけではなく、生体高分子（シルク、セルロース）を取り扱ってきました。生体高分子を構造材料として使用するために、複雑な劣化機構を多変量解析によって明らかにし、その後、機械学習を用いてその安定化技術の開発に取り組んできました。また、固体NMRを用いて植物由来の生体高分子繊維の構造解析や配向分析を分析してきました。これらの知見でゴム、プラスチック、食品メーカーに貢献できると考えています。