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セルロース材料グループでは、「作る」「知る」「使う」のサイクルで研究開発を進めています。


〒739-0046 広島県東広島市鏡山3-11-32
国立研究開発法人 産業技術総合研究所
中国センター 機能化学研究部門

セルロース材料グループ

ナノセルロースとはCONCEPT

ナノセルロースとは

■木材,草,竹,稲ワラ等の植物の主要成分は,セルロース,ヘミセルロース,リグニンです。植物組織はセルロース分子の超微細な集合体が積層して形成されています。機械的な処理等で,この部分を取り出したのがナノセルロースです。
■ナノセルロースは、長い繊維状のセルロースナノファイバー(CNF)と酸加水分解で製造されるナノ結晶であるセルロースナノクリスタル(CNC)の両方を示す用語として使われています。(当研究グループでは、主に長い繊維状のセルロースナノファイバーについて研究開発を進めています。)
■ナノセルロースには,機械的処理により得られるアスペクト比の大きな長繊維のセルロースナノファイバー(CNF)と酸加水分解により得られるナノサイズ結晶のセルロースナノクリスタル(CNC)があります。
■ナノセルロース(セルロースナノファイバー/CNF)は鋼鉄の5倍の強度でありながら5分の1の軽さしかなく,軽量・高強度・高弾性・低熱膨張・安全安心な天然物・再生型資源といった優れた特徴を持っています。
■当研究グループでは,木質から直接的にリグニンやヘミセルロース等の木質成分を含んだリグノセルロースナノファイバー(LCNF)に関する製造技術や樹脂との複合化技術について研究開発を進めています。


ナノセルロースの高分解能SEM(FE-SEM)写真

ナノセルロースの高分解能走査型電子顕微鏡(FE-SEM)写真


ナノセルロースの用途


ナノセルロースの用途

ナノセルロース(セルロースナノファイバー/CNF)は超微細でありながら、軽量、高強度、高弾性、低熱膨張(分解・変質しない温度範囲)、光の波長より微細、高いチクソトロピー性(せん断力を加えると、流動性が大きく変化)等の高い物性を持っています。その特性を利用して、様々な高性能製品の開発が進められてます。


セルロース材料グループの取り組み


セルロース材料グループの取り組み、「作る」・「知る」・「使う」で技術開発

セルロース材料グループでは、「作る」-「知る」-「使う」のサイクルで技術開発を進めています。ナノセルロース(セルロースナノファイバー/CNF)には、様々な種類があります。市場で流通しているナノセルロースの種類は多くはありません。
 当研究グループでは、完全ではありませんが、市場で流通しているものと同等のナノセルロースのみならず、開発途中で、一般的には入手が難しいナノセルロースも製造する技術を構築しています。
 製造したナノセルロース(セルロースナノファイバー/CNF)を材料などとして利用するためには、まずは、特性を調べる必要があります。当研究グループでは、分析・解析のための前処理技術から、解析技術の開発、先端機器を用いた評価を進めています。
 次に、解析・評価結果を元にして、樹脂・ゴム複合材料化、機能性材料への応用、食品や化粧品への展開を進めています。製品化技術の開発では、企業との共同研究、基盤技術の高度化は大学等との共同研究を通じて、産学官連携で推進しています。

セルロース材料グループのコンセプト


五感に響く技術開発

   機能 + α(強度)

ナノセルロース(セルロースナノファイバー/CNF)は、強度が最も注目されていますが、競合する、より低コストな製品や低コストな補強材が多い中、それだけでは実用化・社会実装は簡単ではありません。当研究グループでは、ナノセルロースが本質的に持つ特性解明し、その特性を生かして、高い機能を発揮させる材料開発を進めてます。

用途に適したナノセルロースの製造と選択

ナノセルロース(セルロースナノファイバー/CNF)は、原料や製造方法によって様々な形状やサイズが存在しています。一種類のナノセルロースで全ての用途に対応することはできません。つまり、万能なナノセルロースは存在していません。ナノセルロースは、大きなミクロンサイズのパルプや木粉をほぐすことで、製造されているため、究極は、幅3nmのシングルセルロースナノファイバーですが、その途中では、枝分かれがあったり、繊維表面のみがナノ化しているなど、多種多様なものが存在しています。言い換えると、プロセスを工夫すれば、様々なナノセルロースを造り分けることもできます。用途に合わせて、最適なナノセルロースの特徴を把握し、そのナノセルロースの効果的製造方法を構築して利活用することが重要です。

セルロースの一般向け解説

産総研サイエンスカフェオープニング
↑クリックすると公開動画がご覧いただけます。↑

産業技術研究所の広報事業の一環として、
東広島市で2014年にセルロースの面白さを解説したサイエンスカフェを実施しました。
産総研:産総研サイエンスカフェ in 東広島(第2回)(外部リンク)

追記事項

セルロース材料グループ

バナースペース

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